JP3764589B2 - 表面実装型の半導体装置、及び、該半導体装置を実装した基板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路に用いる表面実装型の半導体装置、及び、該半導体装置を実装する基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、高周波回路に用いる従来の表面実装型の半導体装置100と、該半導体装置100を実装する基板200を示す図である。
半導体装置100の絶縁体101上には、ICチップ102がダイボンディングされている。ICチップ102上の電極パッド103及び104は、絶縁体101上に設ける配線パターン105及び106にワイヤボンディングされている。上記配線パターン105及び106は、内部に導体の埋め込まれたスルーホール107及び108を介して絶縁基板101下面に設ける信号端子109及び110に接続されている。該信号端子109及び110の下面には、接続用のAuSn半田が塗布されている。
【0003】
上記半導体装置100の基板200への電気的な接続は、一括リフロ−処理により行う。具体的には、基板200上に信号端子109と信号線201、及び、信号端子110と信号線202とが重なるように半導体装置100を載置した後、該基板200を高温の炉内に挿入して信号端子109及び110の下面に塗布されているAuSn半田を熔かして半田付けを行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置100は、一括リフロー処理により基板200に半田付けされる前は基板200上に載置しているだけであるため、振動等により位置がずれることがある。信号端子109と信号線201、及び、信号端子110と信号線202は、それぞれ同一線上に並ぶ位置関係にあるため、図6に示すように、半導体装置100の位置が矢印δの方向にずれると接続部の面積が大きく変化して接続部のインピーダンスの値が予定値から外れる。例えば10GHz以上の高周波信号を使用する場合、接続部のインピーダンスが予定値から外れると、半導体装置100より規格通りの特性を得ることができない。
【0005】
また、半導体装置100の信号端子109及び110を基板200の信号線201及び202に正確に半田付けできたとしても、接続部のインピーダンスが最適値になるとは限らない。しかし、上述するように従来の半導体装置100及び基板200の組み合わせでは基板200上の位置を正確に制御できないため、半導体装置100の位置を微調整して接続部のインピーダンスを修正することはできない。
【0006】
以上の理由により、従来の表面実装型の半導体装置100及び基板200の組み合わせでは、半導体装置100の基板200上へ載置する位置を正確に制御して、接続部のインピーダンスを所望する値に設定することは困難であった。
【0007】
本発明は、従来の表面実装型の半導体装置、及び、該半導体装置を実装する基板の持つ上記課題を解決し、接続部のインピーダンスを正確に制御可能な高周波回路用の表面実装型の半導体装置、及び、該半導体装置を実装した基板を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の半導体装置は、半導体装置本体を収容,固定するための孔や凹部を設けていない平らな基板上の信号線に対してリフロー処理により半田付けする信号端子を、持っている高周波回路用の表面実装型の半導体装置において、リフロー処理前の基板上の信号線の上に載置した信号端子の位置が、リフロー処理によりずれないように、半導体装置を基板上に固定するための固定手段を備えており、該固定手段は、半導体装置を覆う蓋であり、半導体装置を基板側に押さえつけるために、蓋の端部を基板に取り付ける取付手段を有しており、該取付手段は、復元力により半導体装置を基板側に押さえつけることができ、かつ、リフロー処理に対する耐性を持つ弾性体を用いるものである、ことを特徴とする。
【0009】
請求項2記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、基板上の信号線と交差するライン状の信号端子を備えていることを特徴とする。
【0010】
請求項3記載の基板は、請求項1又は請求項2の何れかに記載の半導体装置を、固定手段を用いて固定したことを特徴とする。
【0011】
請求項4記載の基板は、請求項3記載の基板において、基板上の信号線に、信号端子の載置位置により、接続部のインピーダンスを調節できるインピーダンス調整手段を備えていることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
(1)実施の形態1
実施の形態1にかかる高周波回路用の表面実装型の半導体装置1は、以下に説明する図1に示すように、基板50上の信号線51及び52と交わる方向に伸びるライン状の信号端子12及び13を備える。当該構成を採用することで、半導体装置1の位置ずれによる接続部のインピーダンスの変動を低減する。
【0016】
また、上記半導体装置1を実装する基板50には、信号線51及び52の近傍であって、信号端子12及び13が接触可能な位置にコンデンサとして機能する1以上のアイランドからなるアイランド群53及び54を備える。半導体装置1の信号端子12及び13を、基板50上の信号線51及び52と上記アイランド群53及び54の一部又は全部に、それぞれ重なるように載置することで、接続部のインピーダンスを調節することができる。
【0017】
図1の(a)は実施の形態1にかかる半導体装置1、及び、当該半導体装置1を実装する基板50の斜視図であり、(b)は(a)に示す半導体装置1のa―a’断面図であり、(c)は(a)に示す半導体装置1のb―b’断面図である。半導体装置1において、絶縁体2上には、ICチップ3がダイボンディングされている。ICチップ3としては、トランジスタチップやMMIC等があげられる。絶縁体2の上、ICチップ3の両端には、所定の厚みを持った絶縁板6及び7が積層されている。電極パッド4は、配線パターン8にAuワイヤによりボンディングされている。電極パッド5は、配線パターン9にAuワイヤによりボンディングされている。
【0018】
配線パターン8の上記ワイヤボンディングされている側とは反対側の端部の下には、内部に導体が埋め込まれ、絶縁体2の裏面に設ける信号端子12と上記配線パターン8とを電気的に接続するスルーホール10が設けられている。
また、配線パターン9の上記ワイヤボンディングされている側とは反対側の端部の下には、内部に導体が埋め込まれ、絶縁体2の裏面に設ける信号端子13と上記配線パターン9とを電気的に接続するスルーホール11が設けられている。
【0019】
なお、上記内部に導体の埋め込まれたスルーホール10及び11のかわりに電磁接合を利用して、配線パターン8と信号端子12、及び、配線パターン9と信号端子13とを接続する構成を採用しても良い。
【0020】
図1の(a)に示すように、信号端子12及び13は、半導体装置1の図面前方に突き出たライン状の形状を有する。当該形状の信号端子12及び13を採用することで、半導体装置1の基板50への実装時、信号端子12と信号線51、及び、信号端子13と信号線52は交差した状態で接続される。このように、信号端子12と信号線51、及び、信号端子13と信号線52を交差させることで、信号端子と信号線が同一線上に並ぶ位置関係にある場合に比べ、半導体装置1の位置のずれに対する重なり部分の面積の変化を少なめに抑えることができ、接続部のインピーダンスの変動を少なくすることができる。
【0021】
なお、半導体装置1は、通常、自動配設装置により基板50上の所定の位置に載置される。このため、特に必要とする場合を除き、信号端子12と信号線51、及び、信号端子13と信号線52の接続部は、目視確認できる必要はない。従って、信号端子12及び13は、スルーホール10及び11との接点から信号線51及び52と交差する方向に延びるライン状の形状であれば、図1の(c)に示すように、半導体装置1の本体よりも外側に延びていなくともよい。
【0022】
また、基板50は、信号線51及び52の近傍であって、信号端子12及び13が接触可能な位置にコンデンサとして機能する1以上のアイランドからなるアイランド群53及び54を備える。アイランド群53及び54を構成する各アイランドは、容量Cのコンデンサとして機能する。このため、半導体装置1の基板50上への載置位置を矢印αの方向にずらして、信号端子12及び13が、信号線51及び52の他、アイランド群53及び54の一部又は全部と重なるように設定することで、接続部のインピーダンスの値を調整することができる。
【0023】
(2)実施の形態1の半導体装置の改良例1
上記高周波回路用の表面実装型の半導体装置1は、基板50上に設ける信号線51及び52に交差するライン状の信号端子12及び13を備えることで、半導体装置1の位置ずれに対する接続部のインピーダンスの変動を低減することができる。
しかし、一括リフロー処理により基板50に半田付けする前の状態において、半導体装置1は基板50上に載置されただけの状態であるため、位置ずれ自体を有効に防止することはできない。
【0024】
実施の形態1の半導体装置の改良例1は、次の図2に示すように、半導体装置1を覆う蓋であって、基板50に接する端部17及び18を有し、上記端部17及び18に接着剤が塗布されている蓋16を備える。上記端部17及び18を基板50の所定の位置に接着することで、半導体装置1の信号端子12及び13と基板50の信号線51及び52が接する状態で、当該半導体装置1を基板50に物理的に固定することができる。
【0025】
図2の(a)は、実施の形態1の半導体装置の改良例1、及び、基板50を示す斜視図であり、(b)は、(a)に示した半導体装置1の改良例1のc―c’断面図である。蓋16は、コ字状の断面を有し、絶縁板6及び7上に設けるスペーサ14及び15によりICチップ3から所定の間隔を確保した状態で半導体装置1に被さる。蓋16の基板50と接する個所は、プラスティック樹脂接着剤で固定する。
【0026】
なお、蓋16の形状は、図2に示すようにコ字状の断面を有するものに限られず、キャップ状の半導体装置1全体を覆うものでも良い。また、半導体装置1の信号端子12及び13と基板50の信号線51及び52が接する状態で当該半導体装置1を基板50に物理的に固定できるものであれば、蓋16のかわりに他の形状の部材を用いても良い。
【0027】
上記構成を採用することで、自動配設装置により半導体装置1が基板50の所定の位置に載置された後、一括リフロー処理により半田付けが行われる前に、半導体装置1の位置がずれることを有効に防止することができる。また、蓋16を設けることにより、半導体装置1の接続強度を向上することができる。
【0028】
また、図2に示すように、基板50に蓋16の図中の左右方向のずれを除去するガイド19及び20を追加することで、半導体装置1の両矢印β方向のずれを完全に除去することができる。
【0029】
更に、ガイド19及び20に沿って半導体装置1の位置をスライドさせることで、半導体装置1の両矢印γ方向の位置を正確に制御することが可能となる。これにより、信号端子12及び13を信号線51及び52にのみ重ねた場合、信号端子12及び13を信号線51及び52とアイランド群53及び54の内の1つのアイランドに重ねた場合、信号端子12及び13を信号線51及び52とアイランド群53及び54の内の2つのアイランドに重ねた場合、信号端子12及び13を信号線51及び52とアイランド群53及び54の内の3つのアイランドに重ねた場合、及び、信号端子12及び13を信号線51及び52とアイランド群53及び54の4つ全てのアイランドに重ねた場合の半導体装置1の特性を調べ、実装後の半導体装置1が最も良い特性を示す位置を特定することができる。
【0030】
(3)実施の形態1の半導体装置の改良例2
上述するように、実施の形態1の半導体装置の改良例1によれば、自動配設装置により半導体装置1を基板50上の所定の位置に載置した後、一括リフロー処理により半田付けが行われる前に、半導体装置1の位置がずれることを有効に防止することができる。しかし、一旦、蓋16を基板50に接着した後は、その位置調節を行うことができない。
【0031】
実施の形態1の半導体装置の改良例2では、図3に示すように、一端が半導体装置1に接続され、他端の基板と接する箇所に接着剤が塗布されているばねであって、上記他端を基板に接続した場合に弛みのない状態となる長さを有するばね22及び23を備える。即ち、半導体装置1の改良例2では、蓋21の備えるばね22及び23の復元力を利用して半導体装置1を基板50側に押さえつける。
【0032】
なお、蓋21は、金属製のばね22及び23を採用するが、復元力により半導体装置1を基板50側に押さえつけることができ、かつ、半導体装置1を基板50上に載置した後に行う一括リフロー処理等に影響しないものであれば、金属以外のばね、又は、ばね以外の弾性体を採用しても良い。
【0033】
実施の形態1の半導体装置の改良例2では、上記実施の形態1の半導体装置の改良例1と同様に、自動配設装置により半導体装置1を基板50上の所定の位置に載置した後、一括リフロー処理により半田付けが行われる前における半導体装置1の位置ずれを有効に防止できるだけでなく、ばね22及び23を基板50に接着した後であっても、半導体装置1の位置を微調整することができる。
【0034】
(4)実施の形態2
実施の形態2にかかる高周波回路用の表面実装型の半導体装置60は、以下に説明する図4に示すように、信号端子71及び72を上に向けた状態で基板80に設ける凹部83に収納され、固定される。半導体装置60の信号端子71及び72は、基板80の信号線81及び82にワイヤボンディングにより接続される。
このように、一括リフロー処理による半田付けのかわりにワイヤボンディングにより信号端子及び信号線を接続することで、半導体装置60の位置のずれによる接続部のインピーダンスの変動を完全に除去することができる。
また、信号端子及び信号線間をボンディングするAuワイヤ76及び77の数を変えることで、接続部のインピーダンスの値を調整することができる。
【0035】
図4の(a)は、実施の形態2にかかる半導体装置60、及び、該半導体装置60を実装する基板80を上から見た図である、(b)は、(a)に示す図のd−d’断面図である。半導体装置60を構成する絶縁体61の下面中央には、ICチップ62がダイボンディングされている。ICチップ62としては、トランジスタチップやMMIC等があげられる。絶縁体61の上であって、ICチップ62の両端には、所定の厚みを持った絶縁板65及び66が積層されている。電極パッド63は配線パターン67にワイヤボンディングされ、電極パッド64は配線パターン68にワイヤボンディングされる。
【0036】
配線パターン67の上記ワイヤボンディングされている側とは反対側の端部と信号端子71との間には、内部に導体が埋め込まれ、上記配線パターン67と信号端子71を電気的に接続するスルーホール69が設けられている。配線パターン68の上記ワイヤボンディングされている側とは反対側の端部と信号端子72との間には、内部に導体が埋め込まれ、上記配線パターン68と信号端子72を電気的に接続するスルーホール70が設けられている。
なお、上記内部に導体の埋め込まれたスルーホール69及び70のかわりに電磁接合を用いて配線パターン67と信号端子71、並びに、配線パターン68と信号端子72とを接続する構成を採用しても良い。
【0037】
半導体装置60は、スペーサ73及び74によりICチップ62から所定の間隔を確保した位置に蓋75を備える。半導体装置60は、蓋75を下にした状態で、基板80に設ける凹部83の底面に固定される。当該半導体装置60を固定する方法としては、プラスティック樹脂接着剤を用いても良いし、ねじなどを用いて固定する方法を用いても良い。
【0038】
半導体装置60の信号端子71は、基板80上に設ける信号線81とAuワイヤ76によりボンディングされる。半導体装置60の信号端子72は、基板80上に設ける信号線82とAuワイヤ77によりボンディングされる。一括リフロー処理による半田付けのかわりに、ワイヤボンディングにより電気的な接続を行うことで、半導体装置60の位置のずれによる接続部のインピーダンスのずれを除去することができる。
また、信号端子71及び72と信号線81及び82をボンディングするのに用いるAuワイヤ76及び77の本数(図4の(a)では、それぞれ3本)を調整することで、接続部のインピーダンスを微調整することができる。
【0039】
【発明の効果】
請求項1記載の半導体装置は、固定手段を備えたことにより、リフロー処理実行時、半田が熱で溶けた時に、半導体装置の信号端子の位置がずれ、接続部のインピーダンスが予定値からずれることを防ぐことができるだけでなく、リフロー処理前の段階で、半導体装置の位置を調整することができる。
【0040】
請求項2記載の半導体装置は、信号端子が基板上の信号線に交差するようになっているため、リフロー処理時に信号端子の位置がずれた場合でも、信号端子と信号線とが重なる部分の面積の変化を少なめに抑えることができ、接続部分のインピーダンスの変動を少なくすることができる。
【0041】
請求項3記載の基板は、上記何れかの半導体装置を固定手段を用いて固定したことにより、リフロー処理実行時、半田が熱で溶けた時に、半導体装置の信号端子の位置がずれ、接続部のインピーダンスが予定値からずれることを防ぐことができるだけでなく、リフロー処理前の段階で、半導体装置の位置を調整することができる。
【0042】
請求項4記載の基板は、インピーダンス調整手段を用いることにより、リフロー処理前の段階で、半導体装置の位置を調整し、接続部のインピーダンスを正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1にかかる高周波回路用の表面実装型の半導体装置、該半導体装置を実装する基板を示す図である。
【図2】 実施の形態1の改良例1にかかる高周波回路用の表面実装型の半導体装置、該半導体装置を実装する基板を示す図である。
【図3】 実施の形態1の改良例2にかかる高周波回路用の表面実装型の半導体装置の断面図である。
【図4】 実施の形態2にかかる高周波回路用の表面実装型の半導体装置、該半導体装置を実装する基板を示す図である。
【図5】 従来の表面実装型の半導体装置、該半導体装置を実装する基板を示す図である。
【図6】 従来の表面実装型の半導体装置の基板上の位置がずれた場合を示す図である。
【符号の説明】
1,60 半導体装置、2,61 絶縁体、3,62 ICチップ、4,5,63,64 電極パッド、6,7,65,66 絶縁板、8,9,67,68 配線パターン、10,11,69,70 スルーホール、12,13,71,72 信号端子、16,21,75 蓋、17,18 端部、20,50,80 基板、51,52,81,82 信号線、53,54 アイランド、83 凹部、76,77 Auワイヤ
Claims (4)
- 半導体装置本体を収容,固定するための孔や凹部を設けていない平らな基板上の信号線に対してリフロー処理により半田付けする信号端子を、持っている高周波回路用の表面実装型の半導体装置において、
リフロー処理前の基板上の信号線の上に載置した信号端子の位置が、リフロー処理によりずれないように、半導体装置を基板上に固定するための固定手段を備えており、
該固定手段は、半導体装置を覆う蓋であり、半導体装置を基板側に押さえつけるために、蓋の端部を基板に取り付ける取付手段を有しており、該取付手段は、復元力により半導体装置を基板側に押さえつけることができ、かつ、リフロー処理に対する耐性を持つ弾性体を用いるものである、ことを特徴とする半導体装置。 - 基板上の信号線と交差するライン状の信号端子を備えている、請求項1記載の半導体装置。
- 請求項1又は請求項2の何れかに記載の半導体装置を、固定手段を用いて固定した基板。
- 基板上の信号線に、信号端子の載置位置により、接続部のインピーダンスを調節できるインピーダンス調整手段を備えている、請求項3記載の基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19709298A JP3764589B2 (ja) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | 表面実装型の半導体装置、及び、該半導体装置を実装した基板 |
Applications Claiming Priority (1)
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