JP4630746B2

JP4630746B2 - Semiconductor package

Info

Publication number: JP4630746B2
Application number: JP2005204771A
Authority: JP
Inventors: 大輔水谷; 信幸林
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-07-13
Also published as: JP2007027277A

Description

本発明は、高周波半導体素子を実装した場合に半導体素子間の電波干渉を防止するための電磁波遮蔽と、高周波半導体素子の動作時に発生する熱を逃がすための放熱とを両立させるための封止用シールドを有する半導体パッケージに関する。 The present invention is for sealing to achieve both electromagnetic wave shielding for preventing radio wave interference between semiconductor elements when a high frequency semiconductor element is mounted and heat radiation for releasing heat generated during operation of the high frequency semiconductor element. The present invention relates to a semiconductor package having a shield.

近年の情報通信分野において、高速化と大容量化は重要な課題である。情報伝送量が比較的大きいなマイクロ波帯の動作周波数や、３０ＧＨｚ以上のミリ波帯の動作周波数が情報通信分野に積極的に利用されつつある。 In the information communication field in recent years, high speed and large capacity are important issues. Microwave band operating frequencies with a relatively large amount of information transmission and millimeter-wave band operating frequencies of 30 GHz or higher are being actively used in the information communication field.

このような高周波での通信を行なう無線基地局や無線端末には、高周波半導体素子を実装したマイクロ波パッケージやミリ波パッケージが用いられ、また、情報通信以外の分野に於いても、車両の衝突防止等を目的とする車載用レーダ（ミリ波レーダ）や計測センサなどにはミリ波帯が利用されている。このような高周波半導体素子では、素子間の電波干渉を防止するためのシールド構造は必須である。 For radio base stations and radio terminals that perform such high-frequency communications, microwave packages and millimeter-wave packages with high-frequency semiconductor elements are used, and vehicle collisions also occur in fields other than information communications. The millimeter wave band is used for in-vehicle radar (millimeter wave radar) and measurement sensors for the purpose of prevention. In such a high-frequency semiconductor element, a shield structure for preventing radio wave interference between elements is essential.

一方、高周波半導体素子の大出力化にともない増加する半導体素子の発熱に対し、半導体素子を効率良く冷却することが必要になっている。したがって、半導体素子間の電波干渉を防止するためのシールド構造と、半導体素子を冷却する構造を有しながら、高い量産性と低コスト性を提供する高周波半導体素子パッケージの実現が望まれている。 On the other hand, it is necessary to efficiently cool the semiconductor element against the heat generation of the semiconductor element which increases as the output of the high-frequency semiconductor element increases. Therefore, it is desired to realize a high-frequency semiconductor element package that provides high mass productivity and low cost while having a shield structure for preventing radio wave interference between semiconductor elements and a structure for cooling the semiconductor elements.

半導体素子間の電波干渉を防止するためのシールド構造と、半導体素子を冷却する構造の両立を実現する方法として、シールド構造を半導体素子の冷却用の放熱板として利用し、シールド構造と半導体素子の間に高熱伝導率の構造物を設置することで、半導体素子で発生した熱をシールド構造に伝達する半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開平１０−０１３０６６号公報特開平１１−０２６６２３号公報 As a method of realizing both a shield structure for preventing radio wave interference between semiconductor elements and a structure for cooling the semiconductor elements, the shield structure is used as a heat sink for cooling the semiconductor elements. There has been proposed a semiconductor device that transfers heat generated in a semiconductor element to a shield structure by installing a structure having high thermal conductivity therebetween (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-013066 Japanese Patent Laid-Open No. 11-026623

車載レーダー用モジュールなど、数１０ＧＨｚを超える周波数を扱うモジュール基板では、高周波半導体素子間の電波干渉を防止する構造として、高周波半導体素子毎にシールド構造を設ける必要があり、シールドには導電性を有する材料を用いる。 In module boards that handle frequencies exceeding several tens of GHz, such as in-vehicle radar modules, it is necessary to provide a shield structure for each high-frequency semiconductor element as a structure for preventing radio wave interference between the high-frequency semiconductor elements, and the shield has conductivity. Use materials.

ところが、数１０ＧＨｚを超える周波数で動作する高周波半導体素子では、シールドと半導体素子の距離が波長よりも小さいと、シールドと半導体素子の間にキャパシタンスが発生してしまうために、シールドと半導体素子の間には、数ｍｍの距離が必要となる。 However, in a high-frequency semiconductor element that operates at a frequency exceeding several tens of GHz, if the distance between the shield and the semiconductor element is smaller than the wavelength, a capacitance is generated between the shield and the semiconductor element. Requires a distance of several millimeters.

一方、半導体素子が動作することによって発生する数１０ｍＷ程度の熱をシールドの外に逃がすためには、導電性を有する冷却構造を設けることが困難となる。 On the other hand, it is difficult to provide a conductive cooling structure in order to release heat of about several tens of mW generated by the operation of the semiconductor element to the outside of the shield.

特許文献１及び特許文献２の半導体装置においては、放熱構造が半導体素子と面接触することによって生じるキャパシタンスについて考慮されていない。また、過度にキャパシタンスを発生させないために必要なシールド構造と半導体素子間の距離についても考慮されていない。 In the semiconductor devices of Patent Document 1 and Patent Document 2, the capacitance generated by the surface contact of the heat dissipation structure with the semiconductor element is not considered. Further, the distance between the shield structure and the semiconductor element necessary to prevent excessive capacitance is not taken into consideration.

したがって、３０ＧＨｚ以上のミリ波帯の動作周波数を有する高周波半導体素子を実装する場合に、過度にキャパシタンスを発生させることなく、冷却構造とシールド構造を両立できる半導体パッケージのシールド構造が要求される。 Therefore, when a high-frequency semiconductor element having an operating frequency in the millimeter wave band of 30 GHz or more is mounted, a shield structure for a semiconductor package that can achieve both a cooling structure and a shield structure without excessive capacitance is required.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、封止用シールドを有する半導体パッケージにおいて、高周波半導体素子と放熱構造が面接触することによって生じる容量（キャパシタンス）を低減できると共に、冷却と電磁波遮蔽を両立させることを可能にすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and in a semiconductor package having a sealing shield, it is possible to reduce the capacitance (capacitance) generated by the surface contact between the high-frequency semiconductor element and the heat dissipation structure, and cooling. It aims at making it possible to make electromagnetic wave shielding compatible.

上記の課題を解決するために、本発明の半導体パッケージは、半導体素子が実装された回路基板と、前記回路基板の所定箇所に接合され、前記回路基板の接地層を介して前記半導体素子と電気的に接続される、前記半導体素子の電磁波遮断用のシールドと、複数の開口部が形成され、前記シールドの内部において前記半導体素子の上面と接触するように配設される放熱板と、を備える半導体パッケージであって、前記半導体素子の下面から前記シールドまでの距離が前記半導体素子の動作周波数から算出される波長よりも大きく、前記放熱板が前記放熱板と一体的に形成された弾性部材を介して前記シールドと接合され、かつ、前記放熱板に形成される前記複数の開口部の位置及び形状を前記半導体素子の下面の配線パターンの位置及び形状と対応するように配設することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor package of the present invention is bonded to a circuit board on which a semiconductor element is mounted, and a predetermined portion of the circuit board, and is electrically connected to the semiconductor element via a ground layer of the circuit board. A shield for blocking electromagnetic waves of the semiconductor element, and a heat sink formed with a plurality of openings and in contact with the upper surface of the semiconductor element inside the shield. An elastic member, which is a semiconductor package, wherein a distance from a lower surface of the semiconductor element to the shield is larger than a wavelength calculated from an operating frequency of the semiconductor element, and the heat sink is formed integrally with the heat sink. The position and shape of the plurality of openings that are joined to the shield through the heat sink and the position and shape of the wiring pattern on the lower surface of the semiconductor element It characterized in that it arranged to correspond to.

本発明の半導体パッケージによれば、高周波半導体素子から発生する電磁波遮断のためのシールド構造と、高周波半導体素子から発生する熱の放熱構造を両立させるための封止用シールドが、回路基板の接地層と電気的に接続される半導体パッケージ構造において、封止用シールドと半導体素子面の距離が半導体素子動作周波数における波長よりも大きく、かつ、開口部を有する放熱板を半導体素子表面と封止用シールド内部に接続することによって、半導体素子を電磁波遮断すると同時に、半導体素子と放熱板の間でキャパシタンスを発生させることなく、半導体素子で発生する熱を封止用シールドに伝達することが可能となる。また、網目構造を有した放熱板を予めシールド構造の内部に弾性部材を介して接続しておくことにより、シールド構造を取り付けると同時に、網目構造を有した放熱板を半導体素子の表面に、弾性部材を介して押し付けて接触させることができる。 According to the semiconductor package of the present invention, the sealing shield for making the shield structure for shielding electromagnetic waves generated from the high-frequency semiconductor element and the heat dissipation structure for heat generated from the high-frequency semiconductor element compatible with each other is a ground layer of the circuit board. In the semiconductor package structure electrically connected to the semiconductor element surface, the distance between the sealing shield and the semiconductor element surface is larger than the wavelength at the semiconductor element operating frequency, and the heat sink having the opening is provided on the semiconductor element surface and the sealing shield. By connecting to the inside, the semiconductor element is shielded from electromagnetic waves, and at the same time, heat generated in the semiconductor element can be transmitted to the sealing shield without generating a capacitance between the semiconductor element and the heat sink. In addition, by connecting a heat sink with a mesh structure in advance to the inside of the shield structure via an elastic member, the heat sink with the mesh structure is elastically attached to the surface of the semiconductor element at the same time as attaching the shield structure. It can be pressed and contacted through a member.

本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。 A mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの構成例を示す平面図である。 FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.

図１においては、半導体パッケージ１０の内部構造を明確に示す目的で、便宜上、封止用シールド５が透明な材料で形成されているものとする。但し、本発明に係る封止用シールド５の材質は透明な材料に限定されるものではなく、不透明な導電性材料を使用することも可能である。 In FIG. 1, for the purpose of clearly showing the internal structure of the semiconductor package 10, for the sake of convenience, it is assumed that the sealing shield 5 is formed of a transparent material. However, the material of the sealing shield 5 according to the present invention is not limited to a transparent material, and an opaque conductive material can also be used.

図２は、図１の半導体パッケージを点線Ａ−Ａ’に沿って切断した際の断面構造を示す側断面図である。 FIG. 2 is a side sectional view showing a sectional structure when the semiconductor package of FIG. 1 is cut along a dotted line A-A ′.

図１及び図２に示す高周波半導体素子１は、例えば、３０〜７０ＧＨｚの動作周波数にて動作するＬＳＩ等の半導体チップである。動作時において、高周波半導体素子１から発生する熱を効率よく冷却するための放熱構造と、電磁波遮断のためのシールド構造とが必要であり、高周波半導体素子１とその放熱構造が面接触することによって生じるキャパシタンスを低減すると共に、冷却構造とシールド構造とを両立させることが要求される。 The high-frequency semiconductor device 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a semiconductor chip such as an LSI that operates at an operating frequency of 30 to 70 GHz, for example. In operation, a heat dissipation structure for efficiently cooling the heat generated from the high-frequency semiconductor element 1 and a shield structure for blocking electromagnetic waves are required, and the high-frequency semiconductor element 1 and the heat dissipation structure are in surface contact with each other. It is required to reduce the generated capacitance and to make the cooling structure and the shield structure compatible.

図２に示すように、この実施形態の半導体パッケージ１０において、高周波半導体素子１はグランド層２ａを有する回路基板２上に実装される。高周波半導体素子１の回路面（下面）がこの回路基板２の表面に半田ボール４を介して接合され、半導体素子１と回路基板２とが電気的に接続されている。 As shown in FIG. 2, in the semiconductor package 10 of this embodiment, the high-frequency semiconductor element 1 is mounted on a circuit board 2 having a ground layer 2a. The circuit surface (lower surface) of the high-frequency semiconductor element 1 is bonded to the surface of the circuit board 2 via the solder balls 4, and the semiconductor element 1 and the circuit board 2 are electrically connected.

また、この半導体パッケージ１０において、高周波半導体素子１の電磁波遮断のための構造として、回路基板２上の高周波半導体素子１を内部に封止するように封止用シールド５が配設されており、かつ、高周波半導体素子１から発生する熱を効率よく冷却するための放熱構造として、放熱板３が高周波半導体素子１の表面（上面）に接触するように配設されている。 Further, in this semiconductor package 10, as a structure for blocking electromagnetic waves of the high-frequency semiconductor element 1, a sealing shield 5 is disposed so as to seal the high-frequency semiconductor element 1 on the circuit board 2 inside. In addition, as a heat dissipation structure for efficiently cooling the heat generated from the high-frequency semiconductor element 1, the heat radiating plate 3 is disposed so as to contact the surface (upper surface) of the high-frequency semiconductor element 1.

封止用シールド５は、金属等の導電性材料から構成される。この封止用シールド５が、半田等の溶融により回路基板２上の所定箇所に形成されたパッド２ｂと接合されることにより、シールド５と回路基板２のグランド層２ａとは電気的に接続されている。 The sealing shield 5 is made of a conductive material such as metal. The shield 5 and the ground layer 2a of the circuit board 2 are electrically connected by bonding the sealing shield 5 to a pad 2b formed at a predetermined position on the circuit board 2 by melting solder or the like. ing.

このグランド層２ａは、接地電極（図示なし）と接続されており、封止用シールド５が回路基板２のグランド層２と電気的に接続されることにより、封止用シールド５が接地されることになる。この構成は、封止用シールド５を半導体素子１の電磁波遮断のためのシールド構造とするために必要となる。 The ground layer 2a is connected to a ground electrode (not shown), and the sealing shield 5 is electrically connected to the ground layer 2 of the circuit board 2, whereby the sealing shield 5 is grounded. It will be. This configuration is necessary for the sealing shield 5 to have a shield structure for blocking the electromagnetic wave of the semiconductor element 1.

また、放熱板３は、半導体素子１から発生する熱を効率よく冷却するため、図１に示すように、複数の開口部１３からなる網目構造を有する。図２に示すように、この網目状放熱板３は、弾性部材３ａを介して封止用シールド５に接合されることにより、高周波半導体素子１の表面（上面）に接触するように配設される。 Further, the heat radiating plate 3 has a mesh structure composed of a plurality of openings 13 as shown in FIG. 1 in order to efficiently cool the heat generated from the semiconductor element 1. As shown in FIG. 2, the mesh-like heat sink 3 is disposed so as to be in contact with the surface (upper surface) of the high-frequency semiconductor element 1 by being joined to the sealing shield 5 via an elastic member 3a. The

図３は、図１の半導体パッケージの構成を示す分解斜視図である。 FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the semiconductor package of FIG.

図３に示すように、本実施形態における放熱板３は、この放熱板３と半導体素子１表面との接触を安定的に保持させるために、弾性部材３ａが放熱板３と一体となるように形成されている。上述の如く、放熱板３は弾性部材３ａを介して封止用シールド５に接合される。本実施形態によれば、弾性部材３ａを用いることにより、鉛直下向きの弾性力が放熱板３から半導体素子１表面に常にかかる状態にしておくことが可能である。 As shown in FIG. 3, the heat radiating plate 3 in the present embodiment is configured so that the elastic member 3 a is integrated with the heat radiating plate 3 in order to stably maintain the contact between the heat radiating plate 3 and the surface of the semiconductor element 1. Is formed. As described above, the heat radiating plate 3 is joined to the sealing shield 5 via the elastic member 3a. According to the present embodiment, by using the elastic member 3a, it is possible to keep a vertically downward elastic force from the heat radiating plate 3 to the surface of the semiconductor element 1 at all times.

また、図２に示すように、高周波半導体素子１の回路面（下面）から封止用シールド５までの距離ｈは、半導体素子１と封止用シールド５間の接触によるキャパシタンスの発生を抑えるために、半導体素子１の動作周波数から求められる波長λよりも大きくすることが望ましい。 Further, as shown in FIG. 2, the distance h from the circuit surface (lower surface) of the high-frequency semiconductor element 1 to the sealing shield 5 is to suppress the generation of capacitance due to contact between the semiconductor element 1 and the sealing shield 5. In addition, it is desirable that the wavelength be larger than the wavelength λ obtained from the operating frequency of the semiconductor element 1.

さらに、図２に示す半導体パッケージ１０において、放熱板３が、図１に示すように、複数の開口部１３からなる網目状の穴明き構造を有する。高周波半導体素子１と放熱板３の間の接触により発生するキャパシタンスは、この網目状放熱板３が有する穴の面積が大きいほど小さい。一方、高周波半導体素子１で発生した熱の放熱効率は、網目状放熱板３が有する穴の面積が小さいほど高い。 Further, in the semiconductor package 10 shown in FIG. 2, the heat radiating plate 3 has a mesh-like perforated structure including a plurality of openings 13 as shown in FIG. 1. The capacitance generated by the contact between the high-frequency semiconductor element 1 and the heat radiating plate 3 is smaller as the area of the holes of the mesh-shaped heat radiating plate 3 is larger. On the other hand, the heat dissipation efficiency of the heat generated in the high-frequency semiconductor element 1 is higher as the area of the holes of the mesh-like heat sink 3 is smaller.

しかし、高周波半導体素子１と網目状放熱板３の間で発生するキャパシタンスは、半導体素子１内配線の直上において発生するのに対して、半導体素子１内で発生する熱は、半導体素子１の全面に拡散されるため、網目状放熱板３の複数の開口部１３を半導体素子１内の配線部直上に集中させることで、放熱効率を損なうことなく、半導体素子１と網目状放熱板３の間で発生するキャパシタンスを抑えることができる。 However, the capacitance generated between the high-frequency semiconductor element 1 and the net-like heat sink 3 is generated immediately above the wiring in the semiconductor element 1, whereas the heat generated in the semiconductor element 1 is the entire surface of the semiconductor element 1. Therefore, by concentrating the plurality of openings 13 of the mesh-shaped heat radiation plate 3 directly above the wiring portion in the semiconductor element 1, the heat dissipation efficiency can be reduced without impairing the heat radiation efficiency. Capacitance generated at can be suppressed.

また、図１における網目状放熱板３が有する複数の開口部１３は、一例として円形形状のものを示しているが、円形以外の穴形状であってもよく、開口部１３の形状は問わない。 Moreover, although the some opening part 13 which the mesh-shaped heat sink 3 in FIG. 1 has has shown the circular thing as an example, hole shapes other than circular may be sufficient and the shape of the opening part 13 does not ask | require. .

図４は、図１の半導体パッケージ１０において要求される、封止用シールドと高周波半導体素子間の距離を説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the distance between the sealing shield and the high-frequency semiconductor element required in the semiconductor package 10 of FIG.

半導体パッケージ１０において、半導体素子１と封止用シールド５間の接触により、過度にキャパシタンス（容量）を発生させないようにするため、図４に示すように、高周波半導体素子１の回路面（下面）から封止用シールド５までの距離ｈは、高周波半導体素子１の動作周波数から求められる波長λよりも大きくすることが要求される。例えば、高周波半導体素子１の動作周波数が３０ＧＨｚである場合、その動作周波数から求められる波長λは１０ｍｍ程度であり、高周波半導体素子１の回路面から封止用シールド５までの距離ｈは１０ｍｍ以上とする必要がある。 In the semiconductor package 10, in order not to generate excessive capacitance (capacitance) due to contact between the semiconductor element 1 and the sealing shield 5, as shown in FIG. 4, the circuit surface (lower surface) of the high-frequency semiconductor element 1 The distance h from the sealing shield 5 is required to be larger than the wavelength λ obtained from the operating frequency of the high-frequency semiconductor element 1. For example, when the operating frequency of the high frequency semiconductor element 1 is 30 GHz, the wavelength λ obtained from the operating frequency is about 10 mm, and the distance h from the circuit surface of the high frequency semiconductor element 1 to the sealing shield 5 is 10 mm or more. There is a need to.

したがって、過度にキャパシタンス（容量）を発生させないためには、本実施形態の半導体パッケージ１０において封止用シールド５の構造を決める際に、高周波半導体素子１の動作周波数に応じて、このような最小限の距離ｈを確保しておく必要がある。 Therefore, in order not to generate excessive capacitance (capacitance), when determining the structure of the sealing shield 5 in the semiconductor package 10 of the present embodiment, such a minimum is determined according to the operating frequency of the high-frequency semiconductor element 1. It is necessary to secure a limited distance h.

図５は、本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージにおける半導体素子の配線パターンと放熱板の開口部間の位置関係を説明するための図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining a positional relationship between a wiring pattern of a semiconductor element and an opening of a heat sink in a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.

図５に示すように、本実施形態における高周波半導体素子１は、その回路面（下面）に配線パターン１ａを有する。動作時に半導体素子１に発生する熱が配線パターン１ａの直上の位置に集中することから、半導体素子１の発熱を効率よく冷却するために、本実施形態の放熱板３に形成する開口部１３の位置及び形状は、半導体素子１の配線パターン１ａの位置及び形状と対応するように配設されている。 As shown in FIG. 5, the high-frequency semiconductor device 1 according to this embodiment has a wiring pattern 1a on its circuit surface (lower surface). Since heat generated in the semiconductor element 1 during operation is concentrated at a position immediately above the wiring pattern 1a, in order to efficiently cool the heat generated in the semiconductor element 1, the openings 13 formed in the heat sink 3 of the present embodiment The position and shape are arranged so as to correspond to the position and shape of the wiring pattern 1 a of the semiconductor element 1.

図５に示すように、本発明に係る半導体パッケージにおいて、放熱板３は、少なくとも１個の開口部１３を、半導体素子１の配線パターン１ａの直上の位置に対応した位置に有する構造とすればよい。 As shown in FIG. 5, in the semiconductor package according to the present invention, the heat sink 3 has a structure having at least one opening 13 at a position corresponding to a position immediately above the wiring pattern 1 a of the semiconductor element 1. Good.

図６は、本発明の半導体パッケージを車載レーダー用高周波モジュールとして適用した場合の構成例を示す。 FIG. 6 shows a configuration example when the semiconductor package of the present invention is applied as an in-vehicle radar high-frequency module.

図６に示すように、車載レーダー装置３０は、高周波モジュール２０と、導波管２２と、送受信アンテナ２４とから構成される。高周波モジュール２０と導波管２２は信号路２５を介して接続され、導波管２２と送受信アンテナ２４は信号路２７を介して接続される。 As shown in FIG. 6, the on-vehicle radar device 30 includes a high-frequency module 20, a waveguide 22, and a transmission / reception antenna 24. The high-frequency module 20 and the waveguide 22 are connected via a signal path 25, and the waveguide 22 and the transmission / reception antenna 24 are connected via a signal path 27.

この車載レーダー装置３０は、例えば、乗用車等の車両に搭載され、車両の衝突防止等を目的とする車両の走行制御を行う。高周波モジュール２０にて生成される所定の検出信号が導波管２２を介して送受信アンテナ２４に送られると、送受信アンテナ２４から外部（例えば、車両前方）へ向け送信される。例えば、前方の車両から反射された電波を送受信アンテナ２４で受信すると、受信信号が導波管２２を介して高周波モジュール２０に入力される。高周波モジュール２０は、この受信信号に応じて衝突防止用走行制御処理を実行し、走行制御処理の結果を反映された信号を当該車両の制御部に対し出力する。 The on-vehicle radar device 30 is mounted on a vehicle such as a passenger car, for example, and performs traveling control of the vehicle for the purpose of preventing collision of the vehicle. When a predetermined detection signal generated by the high-frequency module 20 is sent to the transmission / reception antenna 24 via the waveguide 22, it is transmitted from the transmission / reception antenna 24 to the outside (for example, forward of the vehicle). For example, when the radio wave reflected from the vehicle ahead is received by the transmission / reception antenna 24, the received signal is input to the high frequency module 20 via the waveguide 22. The high-frequency module 20 executes a collision prevention travel control process in response to the received signal, and outputs a signal reflecting the result of the travel control process to the control unit of the vehicle.

この高周波モジュール２０には、例えば、３０〜７０ＧＨｚの動作周波数にて動作するＬＳＩ等の半導体チップが実装される。 For example, a semiconductor chip such as an LSI that operates at an operating frequency of 30 to 70 GHz is mounted on the high-frequency module 20.

従って、図６に示す高周波モジュール２０として、上述の実施形態の半導体パッケージ１０を適用することにより、封止用シールド５と高周波半導体素子１の回路面の距離が半導体素子１の動作周波数における波長よりも大きく、かつ、少なくとも１個の開口部１３を有する放熱板３を半導体素子１の表面と封止用シールド５内部に接続することによって、半導体素子１を電磁波遮断すると同時に、半導体素子１と放熱板３の間でキャパシタンスを発生させることなく、半導体素子１で発生する熱を封止用シールド５に伝達することが可能となる。 Therefore, by applying the semiconductor package 10 of the above-described embodiment as the high frequency module 20 shown in FIG. 6, the distance between the sealing shield 5 and the circuit surface of the high frequency semiconductor element 1 is greater than the wavelength at the operating frequency of the semiconductor element 1. The heat sink 3 having at least one opening 13 is connected to the surface of the semiconductor element 1 and the inside of the sealing shield 5 so that the semiconductor element 1 is shielded from electromagnetic waves, and at the same time, the semiconductor element 1 and the heat sink Heat generated in the semiconductor element 1 can be transmitted to the sealing shield 5 without generating capacitance between the plates 3.

以上の如く、本明細書は以下の発明を開示する。
（付記１）
半導体素子が表面に実装された回路基板と、封止用シールドとを有する半導体パッケージであって、前記半導体素子の一方の主面から前記封止用シールドまでの距離が前記半導体素子の動作周波数における波長よりも大きく、かつ、少なくとも１つの開口部を有する放熱板が前記封止シールドの内部において前記半導体素子の他方の主面と接合することを特徴とする半導体パッケージ。
（付記２）
前記封止用シールドが前記回路基板の接地層と電気的に接続されることを特徴とする付記１記載の半導体パッケージ。
（付記３）
前記放熱板が弾性部材を介して前記封止用シールドと接合されることを特徴とする付記１記載の半導体パッケージ。
（付記４）
前記放熱板が弾性部材を介して前記封止用シールドと接合され、かつ、前記封止用シールドと前記回路基板間の電気的接続が前記封止用シールドと前記放熱板間の接合と独立していることを特徴とする付記２記載の半導体パッケージ。
（付記５）
前記放熱板が複数の開口部からなる網目構造を有することを特徴とする付記１記載の半導体パッケージ。
（付記６）
動作周波数が３０ＧＨｚ以上の半導体素子を実装した電子装置であって、付記１記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする電子装置。
（付記７）
前記封止用シールドが前記回路基板の接地層と電気的に接続されることを特徴とする付記６記載の電子装置。
（付記８）
前記放熱板が弾性部材を介して前記封止用シールドと接合されることを特徴とする付記６記載の電子装置。
（付記９）
前記放熱板が弾性部材を介して前記封止用シールドと接合され、かつ、前記封止用シールドと前記回路基板間の電気的接続が前記封止用シールドと前記放熱板間の接合と独立していることを特徴とする付記７記載の電子装置。
（付記１０）
前記放熱板が複数の開口部からなる網目構造を有することを特徴とする付記６記載の電子装置。 As described above, the present specification discloses the following invention.
(Appendix 1)
A semiconductor package having a circuit board on which a semiconductor element is mounted and a sealing shield, wherein a distance from one main surface of the semiconductor element to the sealing shield is at an operating frequency of the semiconductor element A semiconductor package, characterized in that a heat sink having a wavelength larger than that and having at least one opening is joined to the other main surface of the semiconductor element inside the sealing shield.
(Appendix 2)
The semiconductor package according to appendix 1, wherein the sealing shield is electrically connected to a ground layer of the circuit board.
(Appendix 3)
The semiconductor package according to appendix 1, wherein the heat radiating plate is joined to the sealing shield via an elastic member.
(Appendix 4)
The heat sink is joined to the sealing shield via an elastic member, and the electrical connection between the sealing shield and the circuit board is independent of the joint between the sealing shield and the heat sink. The semiconductor package according to appendix 2, wherein
(Appendix 5)
The semiconductor package according to appendix 1, wherein the heat sink has a mesh structure including a plurality of openings.
(Appendix 6)
An electronic device having a semiconductor element mounted with a semiconductor element having an operating frequency of 30 GHz or more, the electronic device comprising the semiconductor package according to attachment 1.
(Appendix 7)
The electronic device according to appendix 6, wherein the sealing shield is electrically connected to a ground layer of the circuit board.
(Appendix 8)
The electronic device according to appendix 6, wherein the heat radiating plate is joined to the sealing shield via an elastic member.
(Appendix 9)
The heat sink is joined to the sealing shield via an elastic member, and the electrical connection between the sealing shield and the circuit board is independent of the joint between the sealing shield and the heat sink. The electronic device according to appendix 7, wherein the electronic device is provided.
(Appendix 10)
The electronic device according to appendix 6, wherein the heat radiating plate has a network structure including a plurality of openings.

本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the semiconductor package which concerns on one Embodiment of this invention. 図１の半導体パッケージを点線Ａ−Ａ’に沿って切断した場合の断面を示す側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view showing a section when the semiconductor package of FIG. 1 is cut along a dotted line A-A ′. 図１の半導体パッケージの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the semiconductor package of FIG. 図１の半導体パッケージにおいて要求されるシールドと高周波半導体素子間の距離を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distance between the shield required in the semiconductor package of FIG. 1, and a high frequency semiconductor element. 本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージにおける半導体素子の配線パターンと放熱板の開口部間の位置関係を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the positional relationship between the wiring pattern of the semiconductor element in the semiconductor package which concerns on other embodiment of this invention, and the opening part of a heat sink. 本発明の半導体パッケージを車載レーダー用高周波モジュールとして適用した場合の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example at the time of applying the semiconductor package of this invention as a high frequency module for vehicle-mounted radars.

Explanation of symbols

１高周波半導体素子
１ａ配線パターン
２回路基板
２ａグランド層
２ｂパッド
３放熱板
３ａ弾性部材
４半田ボール
５封止用シールド
１０半導体パッケージ
１３開口部
２０高周波モジュール
２２導波管
２４送受信アンテナ
２５、２７信号路
３０車載レーダー装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency semiconductor element 1a Wiring pattern 2 Circuit board 2a Ground layer 2b Pad 3 Heat sink 3a Elastic member 4 Solder ball 5 Sealing shield 10 Semiconductor package 13 Opening part 20 High frequency module 22 Waveguide 24 Transmission / reception antenna 25, 27 Signal path 30 On-vehicle radar system

Claims

A circuit board on which a semiconductor element is mounted;
A shield for shielding electromagnetic waves of the semiconductor element, bonded to a predetermined portion of the circuit board and electrically connected to the semiconductor element via a ground layer of the circuit board ;
A plurality of openings are formed, and a heat dissipating plate disposed to contact the upper surface of the semiconductor element inside the shield,
A semiconductor package comprising:
The distance from the lower surface of the semiconductor element to the shield is greater than the wavelength calculated from the operating frequency of the semiconductor element, and the heat sink is joined to the shield via an elastic member formed integrally with the heat sink. A semiconductor package , wherein the positions and shapes of the plurality of openings formed in the heat sink correspond to the positions and shapes of the wiring patterns on the lower surface of the semiconductor element .