JP2010141366A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、同軸ケーブルを用いた光通信の半導体装置の小型化に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to miniaturization of an optical communication semiconductor device using a coaxial cable.
高速の信号伝達手段の1つとして同軸ケーブルがあるが、この同軸ケーブルを用いた構造の一例として、PGA(Pin Grid Array) タイプの半導体パッケージ(半導体装置)において、多層配線基板の部品実装面と裏面間の厚さ方向の信号伝達経路を同軸ケーブルで構成する技術がある。さらに、高周波の光通信用素子を有する半導体パッケージの一例として、絶縁性セラミック基板の表面にマイクロストリップ線路(Au薄膜配線層)が形成され、低誘電率の絶縁性蓋体を低誘電率のガラスによって接合して高周波信号の伝送損失を低減する技術がある(例えば、特許文献1参照)。 There is a coaxial cable as one of high-speed signal transmission means. As an example of a structure using this coaxial cable, in a PGA (Pin Grid Array) type semiconductor package (semiconductor device), There is a technique in which a signal transmission path in the thickness direction between the back surfaces is constituted by a coaxial cable. Furthermore, as an example of a semiconductor package having a high-frequency optical communication element, a microstrip line (Au thin film wiring layer) is formed on the surface of an insulating ceramic substrate, and an insulating lid with a low dielectric constant is made of glass with a low dielectric constant. There is a technique for reducing transmission loss of a high-frequency signal by joining together (see, for example, Patent Document 1).
また、同軸ケーブルを用いた光通信機器について記載されている(例えば、非特許文献1参照)。 Moreover, it describes about the optical communication apparatus using a coaxial cable (for example, refer nonpatent literature 1).
特開平5−167258号公報(前記特許文献1)に記載された半導体パッケージでは、同軸ケーブルの芯線と多層配線基板の表面配線とを直角に付き当てた状態で接合しており、芯線と表面配線とにおける芯線延在方向に直角な方向の断面積の差が大きいため、芯線と表面配線の接合部の面積が変化した箇所で信号が反射する。 In the semiconductor package described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-167258 (Patent Document 1), the core wire of the coaxial cable and the surface wiring of the multilayer wiring substrate are joined at a right angle, and the core wire and the surface wiring are joined. Since the difference in cross-sectional area in the direction perpendicular to the direction in which the core wire extends is large, the signal is reflected at a location where the area of the joint portion between the core wire and the surface wiring has changed.
その結果、高周波特性を低下させることが問題となる。 As a result, there is a problem of deteriorating high frequency characteristics.
また、本発明者は、同軸ケーブルが接続された高周波の半導体装置を実現する構造として、高周波の半導体チップが搭載されたパッケージ基板に、その外部接続用端子としてインナリードを接続し、このインナリードと繋がるアウタリードがパッケージ基板からその平面方向に沿って外方に向かって突出した構造を検討した。 Further, the present inventor, as a structure for realizing a high-frequency semiconductor device to which a coaxial cable is connected, connects an inner lead as an external connection terminal to a package substrate on which a high-frequency semiconductor chip is mounted. The structure in which the outer lead connected to the outer surface of the package substrate protrudes outward from the package substrate along the plane direction thereof was examined.
しかしながら、パッケージ基板の平面方向に沿って基板の外方に向かってアウタリードが突出する構造では、小型化が図れないことが問題となる。 However, in the structure in which the outer lead protrudes toward the outside of the substrate along the planar direction of the package substrate, there is a problem that the size cannot be reduced.
本発明の目的は、半導体装置の小型化を図ることができる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the size of a semiconductor device.
また、本発明の他の目的は、半導体装置の薄型化を図ることができる技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the thickness of a semiconductor device.
さらに、本発明の他の目的は、半導体装置の低価格化を図ることができる技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the price of a semiconductor device.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。 Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明は、表層配線と、表層配線と絶縁層を介して内部に形成された接地導体層とを有する配線基板と、配線基板に電気的に接続されて搭載された半導体チップと、同軸ケーブルと、配線基板の表層配線と同軸ケーブルとを電気的に接続し、信号用表層配線とこれの両側に絶縁部を介して形成された接地配線とを備えた中継部材とを有し、配線基板の表層配線と同軸ケーブルとが中継部材の信号用表層配線を介して接続されているものである。 That is, the present invention relates to a wiring board having a surface layer wiring, a grounding conductor layer formed inside through the surface layer wiring and the insulating layer, a semiconductor chip electrically connected to the wiring board, and a coaxial Electrically connecting the cable, the surface layer wiring of the wiring board, and the coaxial cable, and having a signal surface layer wiring and a relay member provided with grounding wiring formed on both sides of the wiring via an insulating portion. The surface layer wiring of the substrate and the coaxial cable are connected via the signal surface wiring of the relay member.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
マイクロストリップ線路を有する配線基板とマイクロストリップ線路の表層配線に芯線が電気的に接続された同軸ケーブルとを有する半導体装置において、複数の外部接続用端子が配線基板の面内に配置されていることにより、半導体装置の小型化を図ることができる。 In a semiconductor device having a wiring board having a microstrip line and a coaxial cable in which a core wire is electrically connected to a surface layer wiring of the microstrip line, a plurality of external connection terminals are arranged in the plane of the wiring board Thus, the semiconductor device can be reduced in size.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
なお、以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。 In the following embodiment, when necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. Is related to some or all of the other modifications, details, supplementary explanations, and the like.
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。 Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), particularly when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and it may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップなどを含む)は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合などを除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps) are not necessarily essential unless explicitly stated or considered to be clearly essential in principle. Needless to say.
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合などを除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。このことは前記数値及び範囲についても同様である。 Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc., of components, etc., the shape of the component is substantially the case unless specifically stated or otherwise considered in principle. And the like are included. The same applies to the numerical values and ranges.
また、実施の形態を説明するための全図において同一機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Further, members having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の高周波パッケージの構造の一例を示す断面図、図2は図1に示す高周波パッケージが組み込まれる光モジュールの構造の一例を示す外観斜視図、図3は図2に示す光モジュールの構造を示す断面図、図4は図2に示す光モジュールに組み込まれる部品の配置の一例を示す平面図、図5は図2に示す光モジュールに組み込まれる部品の配置の一例を示す断面図、図6は変形例の高周波パッケージの構造を示す断面図、図7は図1に示す高周波パッケージの配線基板におけるマイクロストリップ線路の構造の一例を示す部分平面図、図8は図7に示すマイクロストリップ線路の構造を示す部分断面図、図9は図1に示す高周波パッケージの配線基板における変形例のマイクロストリップ線路の構造を示す部分平面図、図10は図9に示す変形例のマイクロストリップ線路の構造を示す部分断面図、図11は変形例の高周波パッケージの構造を示す斜視図と断面図、図12は図1に示す高周波パッケージのキャップ装着構造の一例を示す断面図、図13は図12に示すキャップ装着構造の平面図、図14は図13のA−A線に沿って切断した断面図、図15は図13に示すキャップ装着構造の底面図、図16は図12に示すキャップ装着構造における表層配線とキャップの位置関係の一例を示す平面図、図17は図14のC矢視から眺めたキャップの構造を示す底面図、図18は図17に示すキャップの構造を示す側面図、図19は図17に示すキャップの構造を示す断面図と角部の拡大部分断面図、図20は図13のA−A線に沿って切断した拡大部分断面図、図21は図13のB−B線に沿って切断した拡大部分断面図、図22は図12に示すキャップ装着構造における表層配線とキャップの開口部の位置関係の一例を示す拡大部分平面図、図23は変形例の高周波パッケージの構造を示す断面図、図24は図12に示すキャップに放熱部材を取り付けた構造の一例を示す拡大部分断面図、図25、図26および図27はそれぞれ変形例の高周波パッケージの構造を示す断面図、図28は実施の形態1の変形例の高周波パッケージの構造を示す平面図、図29は図28に示す高周波パッケージの断面図、図30、図31および図32はそれぞれ本発明の実施の形態1の変形例の高周波パッケージの構造を示す平面図、図33は実施の形態1の変形例の高周波パッケージの構造を示す平面図、図34は図33に示す高周波パッケージの断面図、図35は実施の形態1の変形例の高周波パッケージの構造を示す平面図、図36は図35に示す高周波パッケージの断面図、図37は実施の形態1の変形例の高周波パッケージの構造を示す平面図、図38は図37に示す高周波パッケージの断面図である。
(Embodiment 1)
1 is a sectional view showing an example of the structure of a high-frequency package according to
図1に示す本実施の形態1の半導体装置は、光通信IC(Integrated Circuit)を搭載した半導体パッケージであり、例えば、40Gbpsの高速伝送を行うことが可能な高周波パッケージ1である。なお、高周波パッケージ1は、図2、図3に示す光モジュール(半導体モジュール装置)14に搭載されており、高周波側の信号伝達用として同軸ケーブル7を有している。
The semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 1 is a semiconductor package on which an optical communication IC (Integrated Circuit) is mounted. For example, the semiconductor device is a high-
前記高周波パッケージ1の構成は、信号用表層配線(表層配線)4cと、この信号用表層配線4cと絶縁層4eを介して内部に形成されたGND層(接地導体層)4fとからなるマイクロストリップ線路4gを有するチップキャリアであるパッケージ基板(配線基板)4と、パッケージ基板4の主面4aに複数の半田バンプ電極5を介してフリップチップ接続によって電気的に接続されて搭載された高周波の半導体チップ2と、信号用表層配線4cに芯線7aが電気的に接続された同軸ケーブル7と、半導体チップ2の主面2aとパッケージ基板4の主面4aとの間に流し込まれてフリップチップ接続部を保護するアンダーフィル樹脂6と、パッケージ基板4の主面4aと反対側の裏面4b内に配置された複数の外部接続用端子であるボール電極3とからなる。
The configuration of the high-
すなわち、高周波パッケージ1は、同軸ケーブル7からの高周波(例えば、40Gbps)の信号をパッケージ基板4の信号用表層配線4cを介して半田バンプ電極5を伝わって直接に半導体チップ2に入れるものであり、高周波の信号をパッケージ基板4の表層の全てにマイクロストリップラインのみで伝達可能な構造を備えている。
In other words, the high-
したがって、高周波信号を、ビアによる配線などを介さずにパッケージ基板4の表層のマイクロストリップラインのみで伝達することにより、周波数特性を損失させずに高周波信号を伝達することが可能になる。
Therefore, a high frequency signal can be transmitted without losing frequency characteristics by transmitting the high frequency signal only through the microstrip line on the surface layer of the
なお、信号用表層配線4cやGND用表層配線4hなどの表層配線は、例えば、銅などによって形成され、パッケージ基板4の主面4a側で最も上層に配置された配線のことであり、主面4aの表面に露出していてもよく、あるいは非導電性の薄膜などでコーティングされていてもよい。
The surface layer wirings such as the signal
また、40Gbpsなどの高速伝送を行う場合には、マイクロストリップ線路4gの信号用表層配線4cは最短にすることが好ましい。したがって、パッケージ基板4の半導体チップ2と接続する複数の半田バンプ電極5のうち、半導体チップ2の中央から同軸ケーブル7(同軸コネクタ11)寄りに配置された半田バンプ電極5が信号用表層配線4cと接続されている。
In addition, when high-speed transmission such as 40 Gbps is performed, it is preferable that the
好ましくは、複数の半田バンプ電極5のうち、最外周に配置された半田バンプ電極5の何れかが信号用表層配線4cと接続されている。
Preferably, among the plurality of
これにより、高周波の周波数特性の損失を最小限に抑えた高速信号伝達を実現できるとともに、マイクロストリップ線路4gにノイズがのることを低減できるため、高周波特性の低下も抑えることができる。
As a result, high-speed signal transmission can be realized while minimizing the loss of high-frequency frequency characteristics, and noise can be reduced on the
また、高周波パッケージ1では、外部接続用端子として設けられた複数のボール電極(バンプ電極)3がパッケージ基板4の裏面4bにアレイ状に配置されており、したがって、高周波パッケージ1は、ボールグリッドアレイ型の半導体パッケージである。
In the
これにより、アウタリードがパッケージ基板4から外方に向かって突出したアウタリード突出型高周波パッケージに比較してパッケージの小型化を図ることができる。
As a result, the package can be reduced in size as compared with the outer lead protruding high frequency package in which the outer lead protrudes outward from the
なお、マイクロストリップ線路4gは、信号用表層配線4cと内部のGND層4fとの間の絶縁層4eにおいて電磁波として高周波の信号を伝えるものであるが、パッケージ基板4の表層においては、図7に示すように、絶縁部を介して信号用表層配線4cの両側に配置されたGND用表層配線(接地用表層配線)4hともマイクロストリップ線路4gを形成している。
The
また、高周波パッケージ1では、パッケージ基板4に、その外周部に沿ったフレーム部材8が取り付けられ、さらにフレーム部材8には同軸ケーブル7と嵌合する同軸コネクタ(中継部材)11がガラスビーズ12とともに設けられている。そこで、同軸コネクタ11には同軸ケーブル7が嵌合され、この同軸ケーブル7の芯線7aがパッケージ基板4の信号用表層配線4cに半田接続31されている(導電性樹脂などによって接続されていてもよい)。
In the high-
なお、同軸コネクタ11の直径は、例えば、10mm程度である。
The diameter of the
また、パッケージ基板4は、例えば、ガラス入りセラミックなどによって形成された基板であり、その厚さは、例えば、1mm程度のものであり、その内部にはGND層4f以外に、フリップチップ接続の半田バンプ電極5とこれに対応した外部接続用端子であるボール電極3とを接続する信号線である内部信号配線4dが形成されている。
The
また、このような構造の高周波パッケージ1は、図2に示すような光モジュール(半導体モジュール装置)14などに組み込まれ、そのモジュール基板(中継部材)13に搭載される。
The high-
ここで、光モジュール14の構造について説明する。
Here, the structure of the
図2〜図5に示す光モジュール14は、高速光通信用のモジュールであり、例えば、携帯用電話機などに搭載されるモジュール製品である。
The
本実施の形態1の光モジュール14は、図2に示すように、その大きさが、例えば、L(100〜200mm)×M(60〜150mm)であり、図3に示すように、高さ(T)が10〜25mmであるが、光モジュール14の大きさや高さはこれらの数値に限定されるものではない。
As shown in FIG. 2, the size of the
本実施の形態1の高周波パッケージ1は、光モジュール14のモジュール基板13上に搭載され、このモジュール基板13ごとモジュールケース15によって覆われている。モジュールケース15の表面には複数のフィン16が並んで形成されており、フィン16が風18を受けることにより、光モジュール14の放熱性を向上できる。
The high-
なお、光モジュール14の外部端子は、モジュール基板13に取り付けられたモジュールコネクタ17であり、その一部がモジュールケース15の裏面側に露出している。
The external terminal of the
図4、図5に示すように光モジュール14では、入力から入った高周波の光信号は、光電変換器20によって電気信号に変換され、さらに、この電気信号は、アンプ素子19を介して入力側の高周波の半導体チップ2にパッケージ基板4のマイクロストリップ線路4gを通って入った後、低周波信号に変わって図1に示すパッケージ基板4の内部信号配線4d、半田バンプ電極5、モジュール基板13およびモジュールコネクタ17を経て光モジュール14の外部に送られる。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the
一方、モジュールコネクタ17側から入力された信号は、その逆の経路を通って出力として送られる。
On the other hand, a signal input from the
なお、図4では、高周波の半導体チップ2が入力側と出力側とで、2つ設けられている場合を示しているが、入力側と出力側とを1つの半導体チップ2内に組み込むことも可能である。
FIG. 4 shows a case where two high-
また、図4では、入力および出力の信号の流れを示す矢印において実線で示された矢印は、光ファイバによる光信号の伝達を示し、点線で示された矢印は、同軸ケーブル7またはマイクロストリップ線路4gによる電気信号の伝達を示している。
In FIG. 4, arrows indicated by solid lines in the arrows indicating the flow of input and output signals indicate transmission of optical signals through the optical fiber, and arrows indicated by dotted lines indicate the
次に、図6は、高周波パッケージ1の変形例を示したものであり、同軸ケーブル7の芯線7aがパッケージ基板4の信号用表層配線4cに直接半田などで接続されている。
Next, FIG. 6 shows a modification of the high-
すなわち、同軸コネクタ11を使わずに同軸ケーブル7がパッケージ基板4に半田などによって直付けされているものである。
That is, the
この場合、パッケージ基板4の端部に、同軸ケーブル7を配置する段差4kを設けるとともに、この段差4kの表面にGND用表層配線4hを設け、段差4kに同軸ケーブル7を配置した際に、同軸ケーブル7の芯線7aを覆うシールド(GND)7bと段差4kのGND用表層配線4hとを半田などによって電気的に接続する。
In this case, the
このようにパッケージ基板4に対して同軸ケーブル7を直付けすることにより、高価で、かつ直径が比較的大きな同軸コネクタ11を使用しないため、高周波パッケージ1の薄型化を図ることができるとともに、低コスト化を図ることができる。
By directly attaching the
次に、図7〜図10を用いて、パッケージ基板4における内層のGND層4fの好ましい形状について説明する。
Next, a preferable shape of the
まず、図7および図8は、マイクロストリップ線路4gによるマイクロストリップライン構造21において、基板内部のGND層4fがパッケージ基板4の端部まで延在している場合であり、同軸ケーブル7による同軸構造22とマイクロストリップライン構造21とが接続した構造となっている場合である。
7 and 8 show a case where the
この場合、パッケージ外部との入出力高速信号は、同軸ケーブル7とパッケージ基板4の信号用表層配線4cと半導体チップ2の経路を通る。この時、同軸ケーブル7の芯線7aは、パッケージ基板4の信号用表層配線4cに接続されており、同軸ケーブル7のGN
Dであるシールド7bは、パッケージ基板4のGND用表層配線4hに接続されている。
In this case, input / output high-speed signals to / from the outside of the package pass through the paths of the
The
また、同軸ケーブル7の支持のためのフレーム部材8がパッケージ基板4上に固着される場合があり、さらに、このフレーム部材8と同軸ケーブル7のシールド7bあるいはパッケージ基板4のGND用表層配線4hが接続される場合がある。なお、図8に示すように、GND用表層配線4hと内層のGND層4fとはビア配線4iによって接続されている。
Further, a
そこで、GNDのL(インダクタンス)を小さくするようにパッケージ基板4上の信号用表層配線4cを全ての領域でマイクロストリップライン構造21にするためには、GND層4fを基板端部で露出させて同軸ケーブル7のシールド7bまたはフレーム部材8のGNDに接続するか、またはGND用表層配線4hと内層のGND層4fとを接続するビア配線4iを基板端部に形成し、基板切断時にこのビア配線4iを切断して露出させて同軸ケーブル7やフレーム部材8のGNDに接続するなどしなければならない。
Therefore, in order to make the
しかし、これらの技術は、パッケージ基板4の表層・内層配線の位置決めに高い精度が要求されるとともに、配線にCuなどのねばりのある材料を使用した場合、配線のダレの原因に繋がることや、製造上困難になることが懸念される。
However, these technologies require high accuracy for positioning the surface layer / inner layer wiring of the
これに対して、図9および図10に示す構造は、複数のビア配線4iのうち、最外周のビア配線4iと同軸ケーブル7との間の領域に信号用表層配線4cとGND用表層配線4hとを同一の平面(主面4a)に配置したコプレーナ線路23aが形成されたものであり、同軸ケーブル7とパッケージ基板4のマイクロストリップ線路4gとがコプレーナ線路23aを介して接続されている。
On the other hand, in the structure shown in FIG. 9 and FIG. 10, the signal
すなわち、パッケージ基板4の端部近傍である最外周のビア配線4iより外側の領域をコプレーナ構造23とするものであり、同軸構造22とコプレーナ構造23とマイクロストリップライン構造21とが接続されている。
That is, a region outside the outermost via wiring 4i near the end of the
これにより、GNDのインダクタンスを小さくすることができる。 Thereby, the inductance of GND can be reduced.
さらに、コプレーナ構造23の領域での特性インピーダンス整合のため、図9に示すように信号用表層配線4cとGND用表層配線4hとの間の距離を近づけている。なお、ビア配線4iと内層のGND層4fとの位置ずれ精度は、従来と同等であり(例えば、50
μm程度)、また、新規な技術を必要としないため、コストアップは防ぐことができる。
Further, for characteristic impedance matching in the area of the
In addition, since no new technology is required, an increase in cost can be prevented.
したがって、同軸構造22とコプレーナ構造23とマイクロストリップライン構造21とを接続することにより、高周波信号の損失を少なくして高速信号経路の特性インピーダンスを目標値に近づけることができる。
Therefore, by connecting the
さらに、表層の信号用表層配線4cとGND用表層配線4hとの間の距離を近づけることにより、特性インピーダンスをより一層目標値に近づけることができる。
Furthermore, the characteristic impedance can be made closer to the target value by reducing the distance between the
その結果、高速信号特性の劣化を抑えることができ、高周波パッケージ1の電気的特性向上をコストを上げることなく実現できる。
As a result, it is possible to suppress the deterioration of the high-speed signal characteristics, and to improve the electrical characteristics of the high-
次に、図11に示す変形例の高周波パッケージ1について説明する。
Next, the
図11に示す高周波パッケージ1は、同軸ケーブル7とパッケージ基板4のマイクロストリップ線路4gの中継部材として板状部材である薄型同軸コネクタ24を用いたものである。
The high-
薄型同軸コネクタ24は、信号用表層配線(表層配線)24aとこれの両側に絶縁部を介して形成されたGND線(接地配線)24bとからなるマイクロストリップ線路24cを有しており、したがって、高周波パッケージ1では、パッケージ基板4のマイクロストリップ線路4gの信号用表層配線24aと同軸ケーブル7の芯線7aとが薄型同軸コネクタ24のマイクロストリップ線路24cの信号用表層配線24aを介して電気的に接続されている。
The thin
すなわち、段差24dを付けた薄いセラミック板などの上段表面に信号用表層配線24aと、その両側にGND線24bとを設け、また、下段にはGND線24bのみを設け、上段と下段のGND線24bが表面または内層ビアなどによって接続されている。
That is, a signal surface layer wiring 24a is provided on the upper surface of a thin ceramic plate or the like provided with a
そして、下段に同軸ケーブル7を搭載し、先端の芯線7aを上段の信号用表層配線24aにのせ、同軸ケーブル7のシールド7bとセラミック板の上下段のGND線24bとを半田などで接続し、さらに、同軸ケーブル7の芯線7aと上段の信号用表層配線24aとを同様に半田などで接続する。
Then, the
その後、セラミック板の表層配線とパッケージ基板4の表層配線とを対向させ、相互の配線を半田もしくは導電性樹脂などで接続する。あるいは、金(Au)−金(Au)圧着接続を行ってもよいし、セラミック板とパッケージ基板4とを密着固定してもよい。
Thereafter, the surface layer wiring of the ceramic plate and the surface layer wiring of the
このように、中継部材として板状部材である薄型同軸コネクタ24を用いることにより、高周波パッケージ1の薄型化を図ることができる。
As described above, by using the thin
さらに、同軸ケーブル7の取り扱いが容易になり、コネクタリペアが可能になる。また、薄型同軸コネクタ24は、同軸ケーブル7の両端に取り付けてもよいし、一端を薄型同軸コネクタ24とし、他端を図1に示すような同軸コネクタ11にすることなども可能となり、同軸ケーブル7に対して異なった形状のコネクタを取り付けることが可能になる。あるいは、一端を薄型同軸コネクタ24とし、他端をケーブル端を露出させてもよい。
Furthermore, handling of the
なお、薄型同軸コネクタ24が取り付けられた同軸ケーブル7は、同軸ケーブル7のみで供給することも可能であり、図11に示すような薄型同軸コネクタ24が取り付けられた高周波パッケージ1として供給してもよい。
The
次に、図12に示す変形例の高周波パッケージ1について説明する。
Next, a high-
まず、図12に示す高周波パッケージ1では、複数の外部接続用端子のボール電極3の
うち、図15に示すように最外周の4つの角部にサポートボール3aが設けられている。
First, in the high-
これは、同軸コネクタ11の重量が重いことにより、高周波パッケージ1をモジュール基板13などの実装基板に搭載する際に、ボール電極3が潰れて隣接するボール電極3間で電気的ショートが起こるという問題に対するものであり、最外周の4つの角部にサポートボール3aが設けられていることにより、ボール電極3の溶融時に、角部のサポートボール3aがパッケージ基板4を支持してボール電極3の潰れによる電気的ショートの発生を防ぐことができる。
This is because the weight of the
なお、サポートボール3aは、例えば、高融点半田、樹脂またはセラミックなどによって形成されるものである。
The
また、図12に示す高周波パッケージ1は、半導体チップ2の主面2aと反対側の背面2bに放熱部材であるキャップ9が熱伝導性接着剤10を介して取り付けられているものである。
In addition, the high-
すなわち、高周波の半導体チップ2は、その駆動時に高発熱となることがあるため、その背面2bに放熱用のキャップ9または熱拡散板あるいは放熱フィンなどを取り付けることにより、半導体チップ2の放熱性を高めるとともに、高周波パッケージ1の放熱性も向上させて電気的特性の劣化を防ぐことができる。
That is, since the high-
ここで、パッケージ基板4に対するキャップ9の配置位置について説明する。図12〜図14に示すようにキャップ9は、半導体チップ2を覆うように半導体チップ2の背面2bに熱伝導性接着剤10などを介して取り付けられており、その際、図16や図20に示すように信号用表層配線4cおよびGND用表層配線4hなどの表層配線(マイクロストリップ線路4g)上にも配置されている方が好ましい。
Here, the arrangement position of the
すなわち、表層のマイクロストリップ線路4gに外部電磁波などによるノイズがのらないようにするため、マイクロストリップ線路4g上をキャップ9が覆っている方が好ましい。
That is, it is preferable that the
したがって、外部からの電磁波の進入を阻止するように、半導体チップ2と表層配線とをある程度覆っている方が好ましい。ただし、キャップ9と、信号用表層配線4cおよびGND用表層配線4hなどの表層配線とは、必ず絶縁されていなければならない。
Therefore, it is preferable to cover the
そこで、本実施の形態1のパッケージ基板4では、図17に示すように、キャップ9の表層配線上の脚部9bに開口部(肉逃げ部)9aが形成されており、キャップ9の脚部9bと表層配線とが接触しないようなキャップ形状になっている。
In view of this, in the
なお、図20および図22は、キャップ9の脚部9bの開口部9aと、パッケージ基板4の信号用表層配線4cおよびGND用表層配線4hとの位置関係の詳細を示したものである。すなわち、キャップ9の脚部9bは、信号用表層配線4cおよびGND用表層配線4hと接触しないようにGND用表層配線4hの両脇の外側の箇所まで開口部9aとして開口している。
20 and 22 show details of the positional relationship between the
さらに、パッケージ基板4の表層配線である信号用表層配線4cの同軸ケーブル7との接続領域以外の箇所は、図20に示すように樹脂などからなる絶縁性の薄膜(非導電性の薄膜)であるソルダレジスト4jによって被覆されている(GND用表層配線4hも同じ)。このソルダレジスト4jは、絶縁の機能とともに同軸ケーブル7の半田接続31のための半田の流れ止めの機能も有している。
Further, the portions other than the connection area of the
したがって、表層配線に対して、キャップ9の肉逃げ部である開口部9aと絶縁性の薄膜であるソルダレジスト4jとが形成されているため、表層配線とキャップ9とが接触することは防げる。
Therefore, since the
なお、キャップ9には、図17および図18に示すように、角部および側部などにも表層配線と接触しないような肉逃げ部である切り欠き部9cが形成されている。
Note that, as shown in FIGS. 17 and 18, the
また、キャップ9は、シールド効果も必要とするため、図19に示すように、銅合金などからなる基材9dの表面全体がクロム系の導電膜9eによって被覆され、さらに、その外側の面のみが、他の部品などとの電気的ショートを防止するように非導電膜9fによって覆われている。
Further, since the
このようなキャップ9が、図21および図22に示すように、パッケージ基板4の主面4aに形成された信号用表層配線4cおよびGND用表層配線4hと同一の層に取り付けられている。なお、半田バンプ電極5の下地電極の層とも同一の層である。
Such a
また、キャップ9の脚部9bの開口部9aが形成されていない箇所は、図21に示すように前記シールド効果を高めるために、脚部9bが導電材25を介してパッケージ基板4の内部のGND層4fとビア配線4iを介して接続されており、キャップ9自体がパッケージ基板4の内部のGND層4fおよびGND用表層配線4hと電気的に接続されている。
Further, in the portion where the
これにより、高周波信号の半田バンプ電極5の周囲がGND電位で囲まれた状態となり、キャップ9によるシールド効果を高めることができる。
As a result, the periphery of the
また、高周波信号の半田バンプ電極5すなわち信号用表層配線4cと接続される半田バンプ電極5は、図22に示すように、最外周の半田バンプ電極5列の辺のほぼ中央部に配置された半田バンプ電極5とすることが好ましく、この半田バンプ電極5と信号用表層配線4cを介して接続される同軸コネクタ11も辺のほぼ中央部に配置することが好ましい。
Further, as shown in FIG. 22, the
これによって、マイクロストリップ線路4gを最短にすることができ、高周波の周波数特性の損失を最小限に抑えた高速信号伝達を実現できるとともに、マイクロストリップ線路4gにノイズがのることも低減できる。
As a result, the
次に、図23に示す変形例の高周波パッケージ1は、図11に示す薄型同軸コネクタ24を使用した高周波パッケージ1にキャップ9を取り付けた構造のものであり、図23に示す高周波パッケージ1によれば、高周波パッケージ1の薄型化と放熱性の両者を向上させることができる。
Next, the high-
また、図24に示す変形例の高周波パッケージ1は、半導体チップ2の背面2bに取り付けられたキャップ9の表面に、さらに、熱伝導性接着剤10を介して放熱ブロック(放熱部材)26を取り付けたものであり、高周波パッケージ1の放熱性をさらに向上できる。
Further, in the high-
また、図25に示す変形例の高周波パッケージ1は、半導体チップ2に加えてさらに第2の半導体チップ27をパッケージ基板4上に搭載した構造を示したものであり、両チップを覆うキャップ9が取り付けられている。
25 shows a structure in which a
ここでは、同軸ケーブル7と表層のマイクロストリップ線路4gを介して接続された半導体チップ2から第2の半導体チップ27に対して、パッケージ基板4の内部信号配線4dを介して信号が入力され、さらに、第2の半導体チップ27の半田バンプ電極5から内部信号配線4dを介して外部接続用端子であるボール電極3に信号が伝達される。
Here, a signal is input from the
また、図26および図27に示す変形例の高周波パッケージ1は、両者ともフレーム部材8にバランサ28が取り付けられたものである。バランサ28は、高周波パッケージ1の基板実装時に、高周波パッケージ1が傾かないようにパッケージ重心を調整する働きをする。
In addition, the high-
図26は、ネジ部材29を介してバランサ28をフレーム部材8に固定したものであり、また、図27は、バランサ28に溝を形成し、この溝をフレーム部材8に嵌合させてバランサ28をフレーム部材8に取り付けた構造のものである。
FIG. 26 shows the
したがって、図26および図27の高周波パッケージ1では、その基板実装時に、高周
波パッケージ1が傾かないようにバランサ28によってパッケージ重心を調整している。
26 and 27, the center of gravity of the package is adjusted by the
次に、パッケージ基板4と半導体チップ2の配置位置について説明する。
Next, arrangement positions of the
高周波パッケージ1では、半導体チップ2は、パッケージ基板4上でなるべく同軸ケーブル7に近い領域に配置することが好ましい。
In the
すなわち、パッケージ基板4の表層のマイクロストリップ線路4gを介して高周波の信号を同軸ケーブル7から半導体チップ2に伝達する際に、マイクロストリップ線路4gの経路が長いとノイズがのって高周波特性が低下するため、これを防ぐために半導体チップ2をパッケージ基板4の中央部より同軸ケーブル7寄りに片寄らせて配置することが好ましく、できる限り同軸ケーブル7の近くに配置する。
That is, when a high-frequency signal is transmitted from the
これにより、マイクロストリップ線路4gの長さを短くすることができ、ノイズがのって高周波特性が低下することを抑えられる。
Thereby, the length of the
図13に示す高周波パッケージ1は、1つの半導体チップ2がパッケージ基板4に搭載されている場合であり、半導体チップ2はパッケージ基板4の中央部より同軸コネクタ11寄りに配置されており、この同軸コネクタ11に同軸ケーブル7を嵌合することにより、半導体チップ2は中央部より同軸ケーブル7寄りに配置されていることになる。
The high-
図28と図29は、高周波の半導体チップ2と低周波の第2の半導体チップ27がパッケージ基板4に搭載されている場合であり、高周波の半導体チップ2は、パッケージ基板4の中央部より同軸コネクタ11寄りに配置されているとともに、低周波の第2の半導体チップ27より同軸コネクタ11寄りに配置されており、さらに、片方の半導体チップ2に対して2つの同軸コネクタ11が対応して取り付けられているものである。
28 and 29 show a case where the high-
図30は、図28の構造に対する変形例であり、2つの同軸コネクタ11の配置組み合わせを変えたものである。
FIG. 30 is a modified example of the structure of FIG. 28, in which the arrangement combination of the two
図31と図32は、それぞれパッケージ基板4に1つの半導体チップ2が搭載されている場合であり、図31は同一の辺に2つの同軸コネクタ11が設けられている場合であり、半導体チップ2は中央部より同軸コネクタ11寄りに配置されている。
FIGS. 31 and 32 each show a case where one
また、図32も、半導体チップ2は中央部より同軸コネクタ11寄りに配置されているが、2つの同軸コネクタ11が対向する2つの辺にそれぞれ向かい合って対称に配置されている。
Also in FIG. 32, the
図33、図34の高周波パッケージ1は、1つの半導体チップ2が中央部より同軸コネクタ11寄りに配置されており、これに対応して最も近い辺に同軸コネクタ11が設けられている。さらに、パッケージ基板4の主面4a上の半導体チップ2の周囲には複数のチップコンデンサ30が搭載されている。
In the high-
すなわち、半導体チップ2を中央部より同軸コネクタ11寄りに配置しているため、半導体チップ2のわきの反対側の空きスペースに複数のチップコンデンサ30などを搭載することができる。
That is, since the
これに対して、図35、図36に示す高周波パッケージ1は、1つの半導体チップ2が中央部より同軸コネクタ11寄りに配置されているとともに、パッケージ基板4の裏面4bのチップ対応領域に複数のチップコンデンサ30を搭載している場合であり、また、図37、図38に示す高周波パッケージ1は、1つの半導体チップ2が中央部より同軸コネクタ11寄りに配置されているとともに、パッケージ基板4の裏面4bのチップ対応領域に形成されたキャビティである凹部4lに複数のチップコンデンサ30が搭載されている。
On the other hand, in the
図28〜図38に示す何れの高周波パッケージ1であっても、その小型化、薄型化および低コスト化を図ることができる。
Any
(実施の形態2)
図39は本発明の実施の形態2の半導体装置(高周波パッケージ)の構造を示す断面図、図40および図41はそれぞれ本発明の実施の形態2の変形例の高周波パッケージの構造を示す断面図、図42は図41に示す高周波パッケージの組み立てにおけるキャップ装着状態の一例を示す断面図、図43は図41に示す高周波パッケージの組み立てにおける補助基板と同軸ケーブルの接続状態の一例を示す部分断面図、図44は図41に示す高周波パッケージの組み立てにおけるテスティング状態の一例を示す部分断面図、図45は図41に示す高周波パッケージの組み立て完了後の構造の一例を示す部分断面図である。
(Embodiment 2)
39 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device (high-frequency package) according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 40 and 41 are cross-sectional views showing the structure of a high-frequency package according to a modification of the second embodiment of the present invention. 42 is a cross-sectional view showing an example of a cap mounting state in the assembly of the high-frequency package shown in FIG. 41, and FIG. 43 is a partial cross-sectional view showing an example of the connection state of the auxiliary board and the coaxial cable in the assembly of the high-frequency package shown in FIG. 44 is a partial cross-sectional view showing an example of a testing state in the assembly of the high-frequency package shown in FIG. 41, and FIG. 45 is a partial cross-sectional view showing an example of the structure after the assembly of the high-frequency package shown in FIG.
本実施の形態2の図39に示す半導体装置は、実施の形態1の高周波パッケージ1と同様に、同軸ケーブル7を有した光通信用の高周波の半導体パッケージであるが、実施の形態1で説明したような同軸ケーブル7が同軸コネクタ11を介して取り付けられたり、あるいは同軸ケーブル7が直付けでチップキャリアであるパッケージ基板4に取り付けられるのではなく、同軸ケーブル7が図2に示す光モジュール14(半導体モジュール装置)のモジュール基板13に接続され、このモジュール基板13がパッケージ基板4と突起電極を介して接続される構造のものである。
The semiconductor device shown in FIG. 39 of the second embodiment is a high-frequency semiconductor package for optical communication having a
したがって、同軸ケーブル7からパッケージ基板4に対して高周波の信号を伝達する際の中継部材としてモジュール基板13を用いるものであり、モジュール基板13にも、その主面13aの表層に、信号用表層配線(表層配線)13cと、この信号用表層配線13cと絶縁層13eを介して内部に形成されたGND層(接地導体層)13fとからなるマイクロストリップ線路13gが形成されている。
Therefore, the
そこで、パッケージ基板4のマイクロストリップ線路4gの信号用表層配線4cと同軸ケーブル7の芯線7aとがモジュール基板13のマイクロストリップ線路13gの信号用表層配線13cを介して接続されている。
Therefore, the
すなわち、パッケージ基板4のフリップチップ接続側の主面4aに外部接続用端子である薄型ボール電極34が形成されているため、パッケージ基板4の主面4aとモジュール基板13の主面13aとを対向させて配置することにより、半田などからなる薄型ボール電極34を介してパッケージ基板4の信号用表層配線4cとモジュール基板13の信号用表層配線13cとを接続することができ、これによって、半田の薄型ボール電極34を介してパッケージ基板4のマイクロストリップ線路4gとモジュール基板13のマイクロストリップ線路13gとが接続されている。
That is, since the
したがって、実施の形態2の高周波パッケージ1も、同軸ケーブル7からの高周波(例えば、40Gbps)の信号をモジュール基板13の信号用表層配線13cを介し、かつ薄型ボール電極34を介して直接半導体チップ2に入れることができ、高周波の信号をモジュール基板13を介してパッケージ基板4の表層の全てにマイクロストリップラインのみで伝達可能である。
Accordingly, the high-
これにより、実施の形態1の高周波パッケージ1と同様に、高周波信号を、ビアによる配線などを介さずにモジュール基板13およびパッケージ基板4の表層のマイクロストリップラインのみで伝達することにより、周波数特性を損失させずに高周波信号を伝達することができる。
Thus, as with the
なお、低周波側の信号は、パッケージ基板4の内部信号配線4dを通って、薄型ボール電極34を介してモジュール基板13の内部信号配線13dを通って外部に送られる。
The low-frequency signal is sent to the outside through the
また、半導体チップ2はパッケージ基板4にフリップチップ接続された状態で、モジュール基板13の開口部13hに配置され、さらに、半導体チップ2の背面2bには熱伝導性接着剤10を介して放熱ブロック(放熱部材)26が取り付けられており、したがって、モジュール基板13の裏面13b側には放熱ブロック26が配置されている。
Further, the
本実施の形態2の高周波パッケージ1では、同軸ケーブル7をパッケージ基板4に直付けせずに同軸ケーブル7とパッケージ基板4との間にモジュール基板13を介在させる構造であるため、ICメーカでは、パッケージ基板4に半導体チップ2をフリップチップ接続した構造体を製品として扱うことができる。
In the
この場合、同軸ケーブル7はユーザ側でモジュール基板13に接続することになり、さらに、ユーザ側でパッケージ基板4とモジュール基板13との接続を薄型ボール電極34を介して行って高周波パッケージ1を組み立てる。
In this case, the
このように中継部材としてモジュール基板13を用いた高周波パッケージ1では、半導体チップ2が搭載されたパッケージ基板4と、同軸ケーブル7を接続したモジュール基板13とを別々に組み立てた後に両者を接続するため、それぞれの歩留りの切り分けを行うことができる。
Thus, in the high-
すなわち、半導体チップ2の組み立て体と、同軸ケーブル7の組み立て体とでそれぞれ歩留りリスクを分けることができ、両組み立て体を接続した後の構造体の歩留りを向上できる。
That is, the yield risk can be divided between the assembly of the
また、モジュール基板13を用いた高周波パッケージ1では、高価な同軸コネクタ11を使用しないため、高周波パッケージ1の低コスト化を図ることができ、かつ薄型化を図ることができる。
Moreover, in the
さらに、パッケージ基板4のフリップチップ接続側の主面4aに全ての外部接続用端子が設けられているため、40Gbpsの高周波の半導体チップ2の選別の際に、選別テストを容易に行うことができる。
Further, since all the external connection terminals are provided on the
すなわち、パッケージ基板4の片側の面(主面4a)に高周波と低周波の全ての外部接続用端子が設けられているため、選別テストの際にプローブ針を接触させることが容易になり、複雑な形状の治具を用いることなくテストを行うことができる。
That is, since all external connection terminals of high frequency and low frequency are provided on one surface (
その結果、テスト時間を短縮することができる。 As a result, the test time can be shortened.
なお、図40に示す変形例の高周波パッケージ1は、半導体チップ2の背面2bに、まず熱伝導性接着剤10を介してキャップ9が取り付けられ、さらに、このキャップ9の表面に熱伝導性接着剤10を介して放熱ブロック26が取り付けられたものである。
40, the
この場合、キャップ9には、キャップ9と信号用表層配線4cなどの表層配線とを絶縁する開口部(肉逃げ部)9aが形成されている。
In this case, the
さらに、図40に示す高周波パッケージ1は、キャップ9のみでなくこのキャップ9に放熱ブロック26が設けられていることにより、高周波パッケージ1の放熱性をさらに高めることができ、高周波特性の劣化を防ぐことができる。
Furthermore, in the
次に、図41に示す変形例の高周波パッケージ1は、同軸ケーブル7とパッケージ基板4の信号用表層配線4cとを接続する中継部材が、第2パッケージ基板である補助基板32の場合であり、この補助基板32には、その主面32aの表層に、信号用表層配線(表層配線)32cと、この信号用表層配線32cと絶縁層32eを介して内部に形成されたGND層(接地導体層)32fとからなるマイクロストリップ線路32gが形成されている。
Next, the high-
そこで、パッケージ基板4のマイクロストリップ線路4gの信号用表層配線4cと同軸ケーブル7の芯線7aとが補助基板32のマイクロストリップ線路32gの信号用表層配線32cを介して接続されている。
Therefore, the
すなわち、パッケージ基板4のフリップチップ接続側の主面4aに外部接続用端子である薄型ボール電極34が形成されており、パッケージ基板4の主面4aと補助基板32の主面32aとを対向させて配置することにより、半田などからなる薄型ボール電極34を介してパッケージ基板4の信号用表層配線4cと補助基板32の信号用表層配線32cとを接続することができ、これによって、半田の薄型ボール電極34を介してパッケージ基板4のマイクロストリップ線路4gと補助基板32のマイクロストリップ線路32gとが接続されている。
That is, the
したがって、図41に示す変形例の高周波パッケージ1も、同軸ケーブル7からの高周波(例えば、40Gbps)の信号を補助基板32の信号用表層配線32cを介し、かつ薄型ボール電極34を介して直接半導体チップ2に入れることができ、高周波の信号を補助基板32を介してパッケージ基板4の表層の全てにマイクロストリップラインのみで伝達可能となる。
Therefore, the high-
これにより、実施の形態1の高周波パッケージ1と同様に、高周波信号を、ビアによる配線などを介さずに補助基板32およびパッケージ基板4の表層のマイクロストリップラインのみで伝達することにより、周波数特性を損失させずに高周波信号を伝達することができる。
Thus, similar to the
なお、低周波側の信号は、パッケージ基板4の内部信号配線4dを通って、薄型ボール電極34を介して補助基板32の内部信号配線32dを通り、かつピン部材(接続用端子)33を介してモジュール基板13などに伝送される。
The signal on the low frequency side passes through the
また、半導体チップ2はパッケージ基板4にフリップチップ接続された状態で、補助基板32の開口部32hに配置され、さらに、半導体チップ2の背面2bには熱伝導性接着剤10を介してキャップ9が取り付けられ、さらにキャップ9の表面には放熱ブロック(放熱部材)26が取り付けられており、したがって、補助基板32の裏面32b側には放熱ブロック26が配置されている。
In addition, the
本実施の形態2の高周波パッケージ1では、同軸ケーブル7側の部品と、半導体チップ2側の部品とに分けてそれぞれ選別を行い、良品同士を接続することにより、高周波パッケージ1としての歩留りの向上を図ることができる。
In the high-
すなわち、キャップ9が取り付けられた半導体チップ2をフリップチップ接続した図42に示すチップ側構造体36と、補助基板32に同軸ケーブル7を半田接続31で接続した図43に示すケーブル側構造体37とをそれぞれ組み立て、それぞれの構造体を別々に選別テストする。
That is, the
これにより、両構造体ともマイクロストリップラインを含んでいるため、それぞれの部品として高周波テストが行え、かつ良品同士を接続することにより、それぞれの歩留りの切り分けを行うことができる。その結果、チップ側構造体36と、ケーブル側構造体37とでそれぞれ歩留りリスクを分けることができ、両構造体を接続した図41に示す高周波パッケージ1の歩留りを向上できる。
As a result, since both structures include microstrip lines, high frequency tests can be performed as respective components, and the yields can be separated by connecting non-defective products. As a result, the yield risk can be divided between the chip-
さらに、チップ側構造体36とケーブル側構造体37をそれぞれ単独の部品として流通させることができ、それぞれを部品として入手することもできる。
Furthermore, the chip-
また、パッケージ基板4のフリップチップ接続側の主面4aに全ての外部接続用端子が設けられているため、40Gbpsの高周波の半導体チップ2の選別の際に、選別テストを容易に行うことができる。
In addition, since all the external connection terminals are provided on the
すなわち、パッケージ基板4の片側の面(主面4a)に高周波と低周波の全ての外部接続用端子が設けられているため、選別テストの際にプローブ針を接触させることが容易になり、複雑な形状の治具を用いることなくテストを行うことができる。
That is, since all external connection terminals of high frequency and low frequency are provided on one surface (
その結果、テスト時間を短縮することができる。 As a result, the test time can be shortened.
なお、補助基板32は、図44に示すようにテスティング基板35として用いることも可能であり、パッケージ基板4の選別テストの際にソケットとして用いることも可能である。
Note that the
その際、ACF(Anisotropic Conductive Film)などのインタポーザ35aを介してパッケージ基板4とテスティング基板35とを電気的に接触させ、ピン部材35bを介して信号を外部に伝達してテストを行う。
At this time, the
なお、テスティング基板35には、補助基板32などと同様に、信号用表層配線35c、内部信号配線35d、信号用表層配線35cと絶縁層35eを介して配置されたGND層35fおよびマイクロストリップ線路35gが形成されている。
As in the
図42に示すチップ側構造体36と、図43に示すケーブル側構造体37とをそれぞれ別々に選別テストし、それぞれに良品を取得した後、チップ側構造体36とケーブル側構造体37とを接続して組み立てたものが、図45に示す本実施の形態2の変形例の高周波パッケージ1である。
The chip-
さらに、キャップ9の表面に熱伝導性接着剤10を塗布し、熱伝導性接着剤10を介して放熱ブロック26を取り付けるとともに、この高周波パッケージ1をピン部材33を介して光モジュール14のモジュール基板13に搭載したものが図41に示す実装構造である。
Further, the heat
なお、図41に示す高周波パッケージ1は、半導体チップ2の背面2bに、まず熱伝導性接着剤10を介してキャップ9が取り付けられ、さらに、このキャップ9の表面に熱伝導性接着剤10を介して放熱ブロック26が取り付けられているが、光モジュール14ではモジュールケース15が放熱ブロック26の役割を共有しており、かつキャップ9には、キャップ9と信号用表層配線4cなどの表層配線とを絶縁する開口部(肉逃げ部)9aが形成されている。
In the high-
したがって、図41に示す高周波パッケージ1においても、キャップ9のみでなくこのキャップ9に放熱ブロック26(モジュールケース15)が設けられていることにより、高周波パッケージ1の放熱性をさらに高めることができ、高周波特性の劣化を防ぐことができる。
Therefore, also in the
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the embodiments of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
例えば、前記実施の形態1では、半導体装置がボールグリッドアレイ型の半導体パッケージの場合について説明したが、前記半導体装置は、パッケージ基板の面内に複数の外部接続用端子が配置された構造のものであれば、例えば、LGA(Land Grid Array)などであってもよい。 For example, in the first embodiment, the case where the semiconductor device is a ball grid array type semiconductor package has been described. However, the semiconductor device has a structure in which a plurality of external connection terminals are arranged on the surface of the package substrate. For example, an LGA (Land Grid Array) may be used.
さらに、前記実施の形態1,2では、半導体チップ2がパッケージ基板4に対してフリップチップ接続されている場合を説明したが、半導体チップ2とパッケージ基板4の電気的な接続方法は、フリップチップ接続に限らず、平板状の金属ワイヤを用いたリボンボンディングなどであってもよい。
Further, in the first and second embodiments, the case where the
本発明は、同軸ケーブルを用いた電子装置に好適である。 The present invention is suitable for an electronic device using a coaxial cable.
1 高周波パッケージ(半導体装置)
2 半導体チップ
2a 主面
2b 背面
3 ボール電極(外部接続用端子)
3a サポートボール
4 パッケージ基板(配線基板)
4a 主面
4b 裏面
4c 信号用表層配線(表層配線)
4d 内部信号配線
4e 絶縁層
4f GND層(接地導体層)
4g マイクロストリップ線路
4h GND用表層配線(接地用表層配線)
4i ビア配線
4j ソルダレジスト
4k 段差
4l 凹部
5 半田バンプ電極
6 アンダーフィル樹脂
7 同軸ケーブル
7a 芯線
7b シールド
8 フレーム部材
9 キャップ(放熱部材)
9a 開口部(肉逃げ部)
9b 脚部
9c 切り欠き部(肉逃げ部)
9d 基材
9e 導電膜
9f 非導電膜
10 熱伝導性接着剤
11 同軸コネクタ(中継部材)
12 ガラスビーズ
13 モジュール基板(中継部材)
13a 主面
13b 裏面
13c 信号用表層配線(表層配線)
13d 内部信号配線
13e 絶縁層
13f GND層(接地導体層)
13g マイクロストリップ線路
13h 開口部
14 光モジュール(半導体モジュール装置)
15 モジュールケース
16 フィン
17 モジュールコネクタ
18 風
19 アンプ素子
20 光電変換器
21 マイクロストリップライン構造
22 同軸構造
23 コプレーナ構造
23a コプレーナ線路
24 薄型同軸コネクタ(板状部材)
24a 信号用表層配線(表層配線)
24b GND線(接地配線)
24c マイクロストリップ線路
24d 段差
25 導電材
26 放熱ブロック(放熱部材)
27 第2の半導体チップ
28 バランサ
29 ネジ部材
30 チップコンデンサ
31 半田接続
32 補助基板(中継部材)
32a 主面
32b 裏面
32c 信号用表層配線(表層配線)
32d 内部信号配線
32e 絶縁層
32f GND層(接地導体層)
32g マイクロストリップ線路
32h 開口部
33 ピン部材(接続用端子)
34 薄型ボール電極
35 テスティング基板
35a インタポーザ
35b ピン部材
35c 信号用表層配線
35d 内部信号配線
35e 絶縁層
35f GND層
35g マイクロストリップ線路
36 チップ側構造体
37 ケーブル側構造体
1 High-frequency package (semiconductor device)
4d Internal signal wiring
9a Opening (meat escape)
12
13d
DESCRIPTION OF
24a Signal surface wiring (surface wiring)
24b GND line (ground wiring)
27
32d
34
Claims (6)
表層配線と、前記表層配線と絶縁層を介して内部に形成された接地導体層とを有する配線基板と、
前記配線基板に電気的に接続されて搭載された半導体チップと、
同軸ケーブルと、
前記配線基板の表層配線と前記同軸ケーブルとを電気的に接続し、信号用表層配線とこれの両側に絶縁部を介して形成された接地配線とを備えた中継部材とを有し、
前記配線基板の表層配線と前記同軸ケーブルとが前記中継部材の信号用表層配線を介して接続され、
前記中継部材は、表層配線とこれと絶縁層を介して内部に形成された接地導体層とを有するとともに、前記半導体装置が搭載された前記半導体モジュール装置のモジュール基板であり、前記半導体装置の配線基板の表層配線と前記同軸ケーブルの芯線とが前記モジュール基板の表層配線を介して接続されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device incorporated in a semiconductor module device,
A wiring board having a surface layer wiring, and a ground conductor layer formed inside through the surface layer wiring and the insulating layer;
A semiconductor chip mounted in electrical connection with the wiring board;
Coaxial cable,
Electrically connecting the surface layer wiring of the wiring board and the coaxial cable, and having a signal surface layer wiring and a relay member provided with ground wiring formed on both sides of the wiring layer through insulating portions;
The surface layer wiring of the wiring board and the coaxial cable are connected via the signal surface layer wiring of the relay member,
The relay member is a module substrate of the semiconductor module device on which the semiconductor device is mounted, and includes a surface layer wiring and a ground conductor layer formed therein via an insulating layer, and the wiring of the semiconductor device A semiconductor device, wherein a surface layer wiring of a substrate and a core wire of the coaxial cable are connected via a surface layer wiring of the module substrate.
表層配線と、前記表層配線と絶縁層を介して内部に形成された接地導体層とを有する配線基板と、
前記配線基板に電気的に接続されて搭載された半導体チップと、
同軸ケーブルと、
前記配線基板の表層配線と前記同軸ケーブルとを電気的に接続し、信号用表層配線とこれの両側に絶縁部を介して形成された接地配線とを備えた中継部材とを有し、
前記配線基板の表層配線と前記同軸ケーブルとが前記中継部材の信号用表層配線を介して接続され、
前記中継部材は、表層配線とこれと絶縁層を介して内部に形成された接地導体層とを有するとともに、前記半導体モジュール装置のモジュール基板に接続される接続用端子が形成された補助基板であり、前記半導体装置の配線基板の表層配線と前記同軸ケーブルの芯線とが前記補助基板の表層配線を介して電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device incorporated in a semiconductor module device,
A wiring board having a surface layer wiring, and a ground conductor layer formed inside through the surface layer wiring and the insulating layer;
A semiconductor chip mounted in electrical connection with the wiring board;
Coaxial cable,
Electrically connecting the surface layer wiring of the wiring board and the coaxial cable, and having a signal surface layer wiring and a relay member provided with ground wiring formed on both sides of the wiring layer through insulating portions;
The surface layer wiring of the wiring board and the coaxial cable are connected via the signal surface layer wiring of the relay member,
The relay member is an auxiliary board having a surface layer wiring and a ground conductor layer formed therein via an insulating layer and a connection terminal connected to the module board of the semiconductor module device. The semiconductor device, wherein a surface layer wiring of the wiring substrate of the semiconductor device and a core wire of the coaxial cable are electrically connected via a surface layer wiring of the auxiliary substrate.
表層配線と、前記表層配線と絶縁層を介して内部に形成された接地導体層とを有する配線基板と、
前記配線基板に電気的に接続されて搭載された半導体チップと、
同軸ケーブルと、
前記配線基板の表層配線と前記同軸ケーブルとを電気的に接続し、信号用表層配線とこれの両側に絶縁部を介して形成された接地配線とを備えた中継部材とを有し、
前記配線基板の表層配線と前記同軸ケーブルとが前記中継部材の信号用表層配線を介して接続され、
前記半導体チップが半田バンプ電極を介して前記配線基板上にフリップチップ接続されるとともに、前記半導体チップの背面に放熱部材が取り付けられていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device incorporated in a semiconductor module device,
A wiring board having a surface layer wiring, and a ground conductor layer formed inside through the surface layer wiring and the insulating layer;
A semiconductor chip mounted in electrical connection with the wiring board;
Coaxial cable,
Electrically connecting the surface layer wiring of the wiring board and the coaxial cable, and having a signal surface layer wiring and a relay member provided with ground wiring formed on both sides of the wiring layer through insulating portions;
The surface layer wiring of the wiring board and the coaxial cable are connected via the signal surface layer wiring of the relay member,
A semiconductor device, wherein the semiconductor chip is flip-chip connected to the wiring substrate via a solder bump electrode, and a heat dissipation member is attached to the back surface of the semiconductor chip.
表層配線と、前記表層配線と絶縁層を介して内部に形成された接地導体層とを有する配線基板と、
前記配線基板に電気的に接続されて搭載された半導体チップと、
同軸ケーブルと、
前記配線基板の表層配線と前記同軸ケーブルとを電気的に接続し、信号用表層配線とこれの両側に絶縁部を介して形成された接地配線とを備えた中継部材とを有し、
前記配線基板の表層配線と前記同軸ケーブルとが前記中継部材の信号用表層配線を介して接続され、
前記半導体チップが半田バンプ電極を介して前記配線基板上にフリップチップ接続されるとともに、一部が前記表層配線上に配置された放熱部材が前記半導体チップの背面に取り付けられ、前記放熱部材にはこれと前記表層配線とを絶縁する肉逃げ部が形成されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device incorporated in a semiconductor module device,
A wiring board having a surface layer wiring, and a ground conductor layer formed inside through the surface layer wiring and the insulating layer;
A semiconductor chip mounted in electrical connection with the wiring board;
Coaxial cable,
Electrically connecting the surface layer wiring of the wiring board and the coaxial cable, and having a signal surface layer wiring and a relay member provided with ground wiring formed on both sides of the wiring layer through insulating portions;
The surface layer wiring of the wiring board and the coaxial cable are connected via the signal surface layer wiring of the relay member,
The semiconductor chip is flip-chip connected to the wiring substrate via a solder bump electrode, and a heat dissipation member partially disposed on the surface layer wiring is attached to the back surface of the semiconductor chip. A semiconductor device characterized in that a meat escape portion is formed that insulates this from the surface wiring.
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-
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