JP5287390B2 - 半導体装置、伝送システム、半導体装置の製造方法及び伝送システムの製造方法 - Google Patents

半導体装置、伝送システム、半導体装置の製造方法及び伝送システムの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ミリ波の周波数を有する電気信号を用いた高速データ伝送が可能な半導体装置、伝送システム、半導体装置の製造方法及び伝送システムの製造方法に関するものである。
近年、動画等の大容量を有するデータを高速に伝送する高速データ伝送の需要が高まっている。このような高速データ伝送には、高周波信号の一つであるミリ波の周波数を有する電気信号を用いる方法がある。
例えば、特許文献１には、共振器に共振電極が形成された発振回路が開示されている。この発振回路によれば、共振器には共振電極が形成され、当該共振器と回路基板に設けられた伝送線路とがボンディングワイヤで接続される。この共振器により、２２ＧＨｚから２６ＧＨｚを有する共振周波数を得ることができる。
図２３は、従来の半導体装置１００の構成例を示す斜視図である。図２４は、半導体装置１００の要部構成例を示す平面図であり、図２５はその正面図である。図２３乃至２５に示すように、半導体装置１００は、ミリ波の周波数を有する電気信号を処理する半導体回路素子である回路基板１０と、当該回路基板１０で処理された電気信号を伝送する伝送線路１４を有するインターポーザ基板（以下、基板１７という）とで構成される。
回路基板１０は、信号伝送用端子１１ａ及び接地用端子１１ｂで構成された端子部１１を有する。基板１７は、信号伝送用端子１３ａ及び接地用端子１３ｂで構成された端子部１３を有する。信号伝送用端子１１ａは、ワイヤ部１２を構成するワイヤ１２ａを介して、信号伝送用端子１３ａに接続される。接地用端子１１ｂは、ワイヤ部１２を構成するワイヤ１２ｂを介して接地用端子１３ｂに接続される。
基板１７は、第１の誘電体層（以下、誘電体層１７ａという）、接地層１７ｂ及び第２の誘電体層（以下、誘電体層１７ｃという）を有する。接地層１７ｂは、銅やアルミニウムで形成され、接地の機能を有する。誘電体層１７ａには接地用端子１３ｂが設けられる位置に電気伝導性を有するビア１９が設けられる。半導体装置１００は、当該ビア１９を介して接地用端子１３ｂと接地層１７ｂとが電気的に接続されて接地される。誘電体層１７ａは、所定の誘電率を有しており、当該誘電体層１７ａ、伝送線路１４及び接地層１７ｂによってマイクロストリップラインを形成する。誘電体層１７ｃは、誘電体層１７ａ及び接地層１７ｂを支持する機能を有する。
信号伝送用端子１３ａには伝送線路１４が接続され、当該伝送線路１４は、ミリ波の電気信号を所定の方向（図２４及び図２５では右方向）に伝送する。伝送線路１４にはアンテナ部１６が接続され、当該アンテナ部１６は、ミリ波の電気信号を電磁波信号に変換する。半導体装置１００は、基板１７の上部を覆うように封止樹脂１８で封止される。
回路基板１０によって信号処理されたミリ波の電気信号は、ワイヤ１２ａを介して基板１７の伝送線路１４で伝送される。伝送されたミリ波の電気信号は、アンテナ部１６で電磁波の信号に変化されて封止樹脂１８を通過して外部に出力される。
次に、半導体装置１００のミリ波の信号伝送に関するシミュレーション結果を説明する。図２６は、シミュレーションによる半導体装置１００の特性例を示すグラフである。図２６に示すように、このシミュレーション結果は、横軸をミリ波の電気信号の周波数（ＧＨｚ）とし、縦軸をＳパラメータ強度（ｄＢ）としたとき、図２３乃至２５に示した半導体装置１００を用いて、表１のようなパラメータによって算出されたものである。Ｓパラメータ強度とは、ミリ波の電気信号の伝達と反射とを表したパラメータ強度であり、図２６の実線は伝達特性Ｓ１２，Ｓ２１を示し、破線は反射特性Ｓ１１，Ｓ２２を示す。
Figure 0005287390
このシミュレーションでは、表１に示すように、図２４に示した伝送線路１４の幅Ａ２を１３０μｍ、伝送線路１４の長さＡ３を２ｍｍ、図２５に示した伝送線路１４の厚さＡ１を１８μｍ、基板１７の誘電体層１７ａの厚さＡ５を７０μｍとしている。また、誘電体層１７ａの比誘電率を４．７、誘電体層１７ａの誘電正接を０．０２、封止樹脂１８の比誘電率を４．２、封止樹脂１８の誘電正接を０．０２、ワイヤ１２ａの長さを６３５μｍ、ワイヤ１２ｂの長さを７１１μｍとしている。
このシミュレーション結果から、ミリ波の電気信号の周波数が４０ＧＨｚから８０ＧＨｚにかけて、伝達特性Ｓ１２，Ｓ２１のＳパラメータ強度は反射特性Ｓ１１，Ｓ２２のＳパラメータ強度より小さくなっている。これは、ミリ波の電気信号の周波数が４０ＧＨｚから８０ＧＨｚの周波数帯域でデータ伝送が困難であることを示している。
ＷＯ２００６−３３２０４（第１図及び第８図）
ところで、特許文献１は、共振器によって２２ＧＨｚから２６ＧＨｚを有する共振周波数を得ることができる。しかしながら、それ以上の周波数を有する共振周波数を得ることができない。また、従来の半導体装置１００では、４０ＧＨｚから８０ＧＨｚの周波数帯域でデータ伝送が困難である。
本発明は、このような課題を解決したものであって、４０ＧＨｚ以上の周波数帯域を有する電気信号の伝送特性を向上できるようにする。また、信号劣化が少なく高速にデータを伝送することが可能な半導体装置、伝送システム、半導体装置の製造方法及び伝送システムの製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る半導体装置は、所定の周波数を有する電気信号を処理する半導体回路素子と、ワイヤを介して半導体回路素子に接続され、電気信号を伝送する伝送線路とを備え、伝送線路には、当該伝送線路の方向に関して対称な円形状を有するインピーダンス整合パターンが設けられ、伝送線路の一端とインピーダンス整合パターンとの距離に応じて前記インピーダンス整合パターンの共振周波数がシフトして、所望の周波数の前記電気信号を伝送するものである。
本発明に係る半導体装置によれば、半導体回路素子は、所定の周波数を有する電気信号を処理する。伝送線路は、ワイヤを介して半導体回路素子に接続され、電気信号を伝送する。これを前提にして、伝送線路には、当該伝送線路の方向に関して対称な円形状を有するインピーダンス整合パターンが設けられ、伝送線路の一端とインピーダンス整合パターンとの距離に応じてインピーダンス整合パターンの共振周波数がシフトされて、所望の周波数の前記電気信号が伝送される。これにより、インピーダンス整合パターンによって伝送線路がインピーダンス整合されるので、この伝送線路を伝送する所定の周波数を有する電気信号の反射を低減できるようになる。
本発明に係る伝送システムは、所定の周波数を有する電気信号を処理する第１の半導体回路素子と、ワイヤを介して第１の半導体回路素子に接続され、電気信号を伝送する第１の伝送線路と、第１の伝送線路から伝送された電気信号を電磁波の信号に変換して送信する第１のアンテナ部とを備える第１の半導体装置と、第１のアンテナ部から送信された電磁波の信号を受信して所定の周波数を有する電気信号に変換する第２のアンテナ部と、第２のアンテナ部によって変換された電気信号を伝送する第２の伝送線路と、第２の伝送線路とワイヤを介して接続され、第２の伝送線路で伝送された電気信号を処理する第２の半導体回路素子とを備える第２の半導体装置とで構成され、第１及び第２の伝送線路には、当該第１及び第２の伝送線路の方向に関して対称な円形状を有するインピーダンス整合パターンが設けられ、当該第１及び第２の伝送線路のそれぞれの一端と前記インピーダンス整合パターンとの距離に応じて前記インピーダンス整合パターンの共振周波数がシフトされて、所望の周波数の前記電気信号が伝送されるものである。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、所定の周波数を有する電気信号を処理する半導
体回路素子を形成する工程と、電気信号を伝送する伝送線路と、伝送線路の方向に関して
対称な形状を有するインピーダンス整合パターンとを基板に形成する工程と、基板上に半
導体回路素子を設ける工程と、伝送線路と半導体回路素子とをワイヤを介して接続する工
程とを有するものであって、前記伝送路と前記インピーダンス整合パターンとを基板に形成する工程により、伝送線路の一端と前記インピーダンス整合パターンとの距離に応じて前記インピーダンス整合パターンの共振周波数をシフトさせて、所望の周波数の前記電気信号を伝送できるようにする半導体装置の製造方法である。
本発明に係る伝送システムの製造方法は、所定の周波数を有する電気信号を処理する第１の半導体回路素子を形成し、電気信号を伝送する第１の伝送線路と、第１の伝送線路の方向に関して対称な円形状を有するインピーダンス整合パターンとを第１の基板に形成し、第１の基板上に第１の半導体回路素子を設け、前記第１の伝送線路と前記第１の半導体回路素子とをワイヤを介して接続し、前記第１の半導体装置を作製する工程と、所定の周波数を有する電気信号を処理する第２の半導体回路素子を形成し、電気信号を伝送する第２の伝送線路と、第２の伝送線路の方向に関して対称な円形状を有するインピーダンス整合パターンとを第２の基板に形成し、第２の基板上に第２の半導体回路素子を設け、第２の伝送線路と第２の半導体回路素子とをワイヤを介して接続し、第２の半導体装置を作製する工程と、第１の半導体装置と第２の半導体装置とを接続させる工程とを有し、第１の半導体装置及び記第２の半導体装置を作成する工程により、第１及び第２の伝送線路のそれぞれの一端とインピーダンス整合パターンとの距離に応じてインピーダンス整合パターンの共振周波数をシフトさせて、所望の周波数の電気信号を伝送できるようにするものである。
本発明に係る半導体装置によれば、インピーダンス整合パターンによって伝送線路がインピーダンス整合されることで、この伝送線路を伝送する所定の周波数を有する電気信号の反射を低減できるので、電気信号の伝送特性を向上できる。これにより、信号劣化が少なく高速にデータを伝送することが可能な半導体装置を提供できる。
本発明に係る伝送システムによれば、上述の半導体装置を備えるので、信号劣化が少なく高速にデータを伝送することが可能な伝送システムを提供できる。
本発明に係る半導体装置の製造方法及び伝送システムの製造方法によれば、所定の周波数を有する信号を伝送する伝送線路と、この伝送線路の方向に関して対称な形状を有するインピーダンス整合パターンとを同一基板上に形成するので、インピーダンス整合パターンを形成する工程は伝送線路を形成する工程と共に形成することができ、コスト低減できる。
第１の実施の形態に係る半導体装置１の構成例を示す斜視図である。 半導体装置１の要部構成例を示す平面図である。 半導体装置１の要部構成例を示す側面図である。 シミュレーションによる半導体装置１の特性例を示すグラフである。 シミュレーションによる距離Ｂ４による特性の差異を含む半導体装置１の特性例を示すグラフである。 シミュレーションによる封止樹脂１８の比誘電率による特性の差異を含む半導体装置１の特性例を示すグラフである。 半導体装置１の製造例（その１）を示す分解斜視図である。 半導体装置１の製造例（その２）を示す分解斜視図である。 半導体装置１の製造例（その３）を示す分解斜視図である。 第２の実施の形態に係る半導体装置２の要部構成例を示す平面図である。 半導体装置２の要部構成例を示す側面図である。 シミュレーションによる半導体装置２の特性例を示すグラフである。 第３の実施の形態に係る半導体装置３の要部構成例を示す平面図である。 半導体装置３の要部構成例を示す側面図である。 シミュレーションによる半導体装置３の特性例を示すグラフである。 第４の実施の形態に係る半導体装置４の構成例を示す斜視図である。 第５の実施の形態に係る伝送システム５の構成例を示す側面図である。 Ａ−Ａ線に沿った断面に平行な伝送システム５の構成例を示す平面断面図である。 第６の実施の形態に係る伝送システム６の構成例を示す側面図である。 伝送システム６の組立例（その１）を示す分解斜視図である。 伝送システム６の組立例（その２）を示す分解斜視図である。 伝送システム６の組立例（その３）を示す分解斜視図である。 従来の半導体装置１００の構成例を示す斜視図である。 半導体装置１００の要部構成例を示す平面図である。 半導体装置１００の要部構成例を示す側面図である。 シミュレーションによる半導体装置１００の特性例を示すグラフである。
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序にて行う。
１．第１の実施の形態（半導体装置１：構成例、特性例、製造例）
２．第２の実施の形態（半導体装置２：構成例、特性例）
３．第３の実施の形態（半導体装置３：構成例、特性例）
４．第４の実施の形態（半導体装置４：構成例）
５．第５の実施の形態（伝送システム５：構成例）
６．第６の実施の形態（伝送システム６：構成例、組立例）
＜第１の実施の形態＞
［半導体装置１の構成例］
図１乃至３に示すように、本実施の形態に係る半導体装置１は、所定の周波数、例えばミリ波帯域の周波数を有する電気信号を処理する半導体回路素子である回路基板１０と、ワイヤ部１２を介して回路基板１０に接続され、電気信号を伝送する伝送線路１４とで構成される。伝送線路１４には、当該伝送線路の方向に関して対称な形状を有するインピーダンス整合パターンである共振パターン１５が設けられる。半導体装置１は、さらに、伝送線路１４及び共振パターン１５が形成される基板１７を備える。
回路基板１０は、信号伝送用端子１１ａ及び接地用端子１１ｂで構成された端子部１１を有する。基板１７は、信号伝送用端子１３ａ及び接地電極である接地用端子１３ｂで構成された端子部１３を有する。信号伝送用端子１１ａは、ワイヤ部１２を構成するワイヤ１２ａを介して信号伝送用端子１３ａに接続される。接地用端子１１ｂは、ワイヤ部１２を構成するワイヤ１２ｂを介して接地用端子１３ｂに接続される。接地用端子１３ｂは伝送線路１４の方向に関して対称に設けられる。これにより、伝送線路１４を伝送する電気信号を安定化することができる。
基板１７は、誘電体層１７ａ、接地層１７ｂ及び誘電体層１７ｃを有する。接地層１７ｂは、銅やアルミニウムで形成され、接地の機能を有する。誘電体層１７ａには接地用端子１３ｂが設けられる位置に電気伝導性を有するビア１９が設けられる。このビア１９は、誘電体層１７ａの上面から下面に孔を穿設してこの孔に金属等の電気伝導性を有する材料が挿入されることで作製される。
接地用端子１３ｂと接地層１７ｂとがビア１９を介して電気的に接続されることで、半導体装置１は接地される。誘電体層１７ａは、所定の誘電率を有しており、当該誘電体層１７ａ、伝送線路１４及び接地層１７ｂによってマイクロストリップラインを形成する。誘電体層１７ｃは、誘電体層１７ａ及び接地層１７ｂを支持する機能を有する。
信号伝送用端子１３ａには伝送線路１４が接続され、当該伝送線路１４は、ミリ波の電気信号を所定の方向（図２及び３の右方向）に伝送する。伝送線路１４には伝送線路の方向に関して対称な形状を有する共振パターン１５が形成される。共振パターン１５の形状は、例えば、所定の方向に関して対称な円形状を有する。この共振パターン１５によって、伝送線路１４がインピーダンス整合され、ミリ波の電気信号の反射を低減できるようになる。
伝送線路１４の他端にはアンテナ部１６が接続され、当該アンテナ部１６は、ミリ波の電気信号を電磁波信号に変換する。アンテナ部１６は、封止樹脂１８を介して当該アンテナ部１６で変換した電磁波信号を外部に出力する。半導体装置１は、基板１７の上部を覆うように封止樹脂１８で封止される。封止樹脂１８は所定の誘電率を有する電気絶縁性材料である。
［半導体装置１のシミュレーションによる特性例］
次に半導体装置１のミリ波の信号伝送に関するシミュレーション結果について説明する。図４に示すように、このシミュレーションは、横軸をミリ波の電気信号の周波数（ＧＨｚ）とし、縦軸をＳパラメータ強度（ｄＢ）としたとき、図１乃至３に示した半導体装置１を用いて、表２のようなパラメータによって算出されたものである。図４の実線は伝達特性Ｓ１２Ａ，Ｓ２１Ａを示し、破線は反射特性Ｓ１１Ａ，Ｓ２２Ａを示す。
Figure 0005287390
このシミュレーションでは、表２に示すように、図２に示した伝送線路１４の幅Ａ２を１３０μｍ、伝送線路１４の一端から伝送線路１４の他端までの長さＡ３を２ｍｍ、図３に示した伝送線路１４の厚さＡ１を１８μｍ、基板１７の誘電体層１７ａの厚さＡ５を７０μｍとしている。また、図２のように、伝送線路１４の一端と共振パターン１５の中心との距離Ｂ４を８６０μｍ、共振パターン１５の半径Ｂ６を３５０μｍとしている。また、誘電体層１７ａの比誘電率を４．７、誘電体層１７ａの誘電正接を０．０２、封止樹脂１８の比誘電率を４．２、封止樹脂１８の誘電正接を０．０２、ワイヤ１２ａの長さを６３５μｍ、ワイヤ１２ｂの長さを７１１μｍとしている。
図４に示すように、伝達特性Ｓ１２Ａ，Ｓ２１Ａは、ミリ波の電気信号の周波数が６０ＧＨｚ付近において、−３ｄＢ程度のＳパラメータ強度を有する。反射特性Ｓ１１Ａ，Ｓ２２Ａは、ミリ波の電気信号の周波数が６０ＧＨｚ付近において、−１２ｄＢ及び−１８ｄＢ程度のＳパラメータ強度をそれぞれ有する。
このように、図２６で示した従来の半導体装置１００のシミュレーション結果に比べて、ミリ波の電気信号の周波数が６０ＧＨｚ付近で、伝達特性Ｓ１２Ａ，Ｓ２１ＡのＳパラメータ強度が増加し、反射特性Ｓ１１Ａ，Ｓ２２ＡのＳパラメータ強度が減少している。これは、ミリ波の電気信号の伝送特性を向上できることを示している。これにより、半導体装置１は、信号劣化が少なく高速にデータを伝送することができる。
図５は、半導体装置１の伝送線路１４の一端と共振パターン１５の中心との距離（以下、距離Ｂ４という）を８００μｍから１０００μｍまで２０μｍおきに変化させたときの半導体装置１の反射特性を示すシミュレーション結果である。図５に示すように、このシミュレーション結果は、横軸をミリ波の電気信号の周波数（ＧＨｚ）とし、縦軸をＳパラメータ強度（ｄＢ）としたとき、前述の表２のようなパラメータのうち距離Ｂ４以外のパラメータを使用して算出されたものである。
図５の反射特性Ｌ８０は距離Ｂ４を８００μｍにしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｌ８２は距離Ｂ４を８２０μｍにしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｌ８４は距離Ｂ４を８４０μｍにしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｌ８６は距離Ｂ４を８６０μｍにしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｌ８８は距離Ｂ４を８８０μｍにしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｌ９０は距離Ｂ４を９００μｍにしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｌ９２は距離Ｂ４を９２０μｍにしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｌ９４は距離Ｂ４を９４０μｍにしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｌ９６は距離Ｂ４を９６０μｍにしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｌ９８は距離Ｂ４を９８０μｍにしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｌ１００は距離Ｂ４を１０００μｍにしたときの半導体装置１の反射特性を示す。
図５に示すように、距離Ｂ４に応じて共振パターン１５の共振周波数がシフトする。距離Ｂ４を８００μｍにしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６８ＧＨｚとなる。距離Ｂ４を８２０μｍにしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６６ＧＨｚとなる。距離Ｂ４を８４０μｍにしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６５ＧＨｚとなる。距離Ｂ４を８６０μｍにしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６３ＧＨｚとなる。距離Ｂ４を８８０μｍにしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６２ＧＨｚとなる。距離Ｂ４を９００μｍにしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６１ＧＨｚとなる。距離Ｂ４を９２０μｍにしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６０ＧＨｚとなる。距離Ｂ４を９４０μｍにしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約５８ＧＨｚとなる。距離Ｂ４を９６０μｍにしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約５７ＧＨｚとなる。距離Ｂ４を９８０μｍにしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約５６ＧＨｚとなる。距離Ｂ４を１０００μｍにしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約５５ＧＨｚとなる。
このように、距離Ｂ４を長くするほど、共振パターン１５の共振周波数が低周波側にシフトする。これにより、距離Ｂ４を変化させることで、所望の周波数でミリ波の電気信号を伝送することが可能になる。
図６は、半導体装置１の封止樹脂１８の比誘電率を３から５まで０．２おきに変更したときの反射特性を示すシミュレーション結果である。図６に示すように、このシミュレーション結果は、横軸をミリ波の電気信号の周波数（ＧＨｚ）とし、縦軸をＳパラメータ強度（ｄＢ）としたとき、前述の表２のようなパラメータのうち封止樹脂１８の比誘電率以外のパラメータを使用して算出されたものである。
図６の反射特性Ｅ３０は封止樹脂１８の比誘電率を３．０にしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｅ３２は封止樹脂１８の比誘電率を３．２にしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｅ３４は封止樹脂１８の比誘電率を３．４にしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｅ３６は封止樹脂１８の比誘電率を３．６にしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｅ３８は封止樹脂１８の比誘電率を３．８にしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｅ４０は封止樹脂１８の比誘電率を４．０にしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｅ４２は封止樹脂１８の比誘電率を４．２にしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｅ４４は封止樹脂１８の比誘電率を４．４にしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｅ４６は封止樹脂１８の比誘電率を４．６にしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｅ４８は封止樹脂１８の比誘電率を４．８にしたときの半導体装置１の反射特性を示す。反射特性Ｅ５０は封止樹脂１８の比誘電率を５．０にしたときの半導体装置１の反射特性を示す。
図６に示すように、封止樹脂１８の比誘電率に応じて共振パターン１５の共振周波数がシフトする。封止樹脂１８の比誘電率を３．０にしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６４ＧＨｚとなる。封止樹脂１８の比誘電率を３．２にしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６３．５ＧＨｚとなる。封止樹脂１８の比誘電率を３．４にしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６３ＧＨｚとなる。封止樹脂１８の比誘電率を３．６にしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６２．５ＧＨｚとなる。封止樹脂１８の比誘電率を３．８にしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６２ＧＨｚとなる。封止樹脂１８の比誘電率を４．０にしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６１．５ＧＨｚとなる。封止樹脂１８の比誘電率を４．２にしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６１ＧＨｚとなる。封止樹脂１８の比誘電率を４．４にしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６０．５ＧＨｚとなる。封止樹脂１８の比誘電率を４．６にしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約６０ＧＨｚとなる。封止樹脂１８の比誘電率を４．８にしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約５９．５ＧＨｚとなる。封止樹脂１８の比誘電率を５にしたときの共振パターン１５の共振周波数は、約５９ＧＨｚとなる。
このように、封止樹脂１８の比誘電率を高くするほど、共振パターン１５の共振周波数が低周波側にシフトする。これにより、封止樹脂１８の比誘電率を変化させることで、所望の周波数でミリ波の電気信号を伝送することが可能になる。
［半導体装置１の製造例］
次に半導体装置１の製造方法について説明する。図７に示すように、半導体装置１は、誘電体層１７ａ，１７ｃ及び接地層１７ｂで構成された基板１７の所定の面（図７では上面）に端子部１３、伝送線路１４、共振パターン１５及びアンテナ部１６が形成される。端子部１３、伝送線路１４、共振パターン１５及びアンテナ部１６は、例えば、エッチングにより形成される。
誘電体層１７ａ，１７ｃは、電気絶縁性を有する材料であり、例えば、樹脂やセラミックス等で形成される。接地層１７ｂ、端子部１３、伝送線路１４、共振パターン１５及びアンテナ部１６は電気伝導性を有する同一材料であり、例えば、銅やアルミニウム等で形成される。
この製造例のアンテナ部１６はパッチアンテナを例示している。パッチアンテナは、端子部１３、伝送線路１４及び共振パターン１５と同様に薄く作製できるので、アンテナ部１６と封止樹脂１８との密着性を増加させることができ、効率のよい電磁結合が実現される。また、パッチアンテナは、単純で２次元的な物理的形状を持つため、低コストで作製できる。
端子部１３、伝送線路１４、共振パターン１５及びアンテナ部１６が形成された基板１７の所定の箇所（図７では破線の四角内）にペースト５０を塗布する。ペースト５０は、例えば、銀やアルミニウム等の金属材料と有機溶媒等で構成されたものである。ペースト５０が塗布された基板１７に端子部１１が形成された回路基板１０を載置する。回路基板１０が載置された基板１７を２００℃程度の恒温槽やコンベア式乾燥炉に入れて、ペースト５０を乾燥させる。これにより、基板１７と回路基板１０とが確実に固着される。
ペースト５０が乾燥したら、図８に示すように、回路基板１０の端子部１１と基板１７の端子部１３とをワイヤ部１２で接続させる。このワイヤ部１２は、例えば、ワイヤボンダと称されるワイヤボンディングを行う装置を用いて端子部１１，１３を接続させる。
ワイヤ部１２が実装された基板１７は、図９に示すように、封止樹脂１８を射出成形することで上面が封止される。封止樹脂１８は電気絶縁性で所定の誘電率を有するものであり、アンテナ部１６から出力される信号を伝送するものである。また、封止樹脂１８は外部からの埃や水分から保護する機能を有する。封止樹脂１８には、例えば、エポキシ樹脂やウレタン樹脂等の樹脂材料が使用される。
このような製造方法により、共振パターン１５によって伝送線路１４がインピーダンス整合され、ミリ波の電気信号の伝送特性が向上できる半導体装置１を低コストで作製することができる。
このように、第１の実施の形態に係る半導体装置１によれば、回路基板１０は、ミリ波の周波数を有する電気信号を処理する。伝送線路１４は、ワイヤ部１２を介して回路基板１０に接続され、電気信号を伝送する。これを前提にして、伝送線路１４には、当該伝送線路１４の方向に関して対称な形状を有する共振パターン１５が設けられる。これにより、共振パターン１５によって伝送線路１４がインピーダンス整合されるので、この伝送線路１４を伝送するミリ波の周波数を有する電気信号の反射を低減できるようになる。この結果、ミリ波の電気信号の伝送特性を向上でき、信号劣化が少なく高速にデータを伝送することが可能な半導体装置１を提供することができる。
＜第２の実施の形態＞
［半導体装置２の構成例］
本実施の形態では、回路基板上の伝送線路に共振パターンを設けた半導体装置について説明する。第２の実施の形態について、前述の第１の実施の形態と同じ名称及び符号のものは同じ機能を有するので、その説明を省略する。
図１０及び１１に示すように、本実施の形態に係る半導体装置２は、ミリ波の電気信号を処理する半導体回路素子である回路基板２０と、回路基板２０に設けられ、電気信号を伝送する第２の伝送線路（以下、伝送線路２１という）とで構成される。伝送線路２１には、当該伝送線路２１に関して対称な形状を有するインピーダンス整合パターンである共振パターン２２が設けられる。さらに、半導体装置２は、基板１７及び封止樹脂１８を備える。
回路基板２０は、第１の誘電体層（以下、誘電体層２０ａという）、接地層２０ｂ及び第２の誘電体層（以下、誘電体層２０ｃという）で構成される。接地層２０ｂは、銅やアルミニウムで形成され、接地の機能を有する。誘電体層２０ａは、所定の誘電率を有しており、当該誘電体層２０ａ、伝送線路２１及び接地層２０ｂによってマイクロストリップラインを形成する。誘電体層２０ｃは、誘電体層２０ａ及び接地層２０ｂを支持する機能を有する。
回路基板２０の表面には、信号伝送用端子１１ａ及び接地用端子１１ｂで構成された端子部１１、伝送線路２１、共振パターン２２が形成される。端子部１１、伝送線路２１、共振パターン２２は、回路基板２０の表面を所定のパターンを有したマスク等で覆い、銅やアルミニウム等の金属材料を積層させることで形成される。
共振パターン２２は、伝送線路２１がミリ波の電気信号を伝送する方向に関して対称な形状を有する。共振パターン２２の形状は、例えば、所定の方向に関して対称な円形状を有する。この共振パターン２２によって、伝送線路２１がインピーダンス整合され、ミリ波の電気信号の反射を低減できるようになる。これにより、ミリ波の電気信号の伝送特性を向上できる。
基板１７は、信号伝送用端子１３ａ及び接地用端子１３ｂで構成された端子部１３を有する。接地用端子１１ｂは、ワイヤ部１２を構成するワイヤ１２ｂを介して接地用端子１３ｂに接続される。
基板１７は、誘電体層１７ａ、接地層１７ｂ及び誘電体層１７ｃを有する。誘電体層１７ａには接地用端子１３ｂが設けられる位置に電気伝導性を有するビア１９が設けられる。このビア１９は、誘電体層１７ａの上面から下面に孔を穿設してこの孔に金属等の電気伝導性を有する材料が挿入されることで作製される。
接地用端子１３ｂと接地層１７ｂとがビア１９を介して電気的に接続されることで、半導体装置２は接地される。誘電体層１７ａは、所定の誘電率を有しており、当該誘電体層１７ａ、伝送線路１４及び接地層１７ｂによってマイクロストリップラインを形成する。誘電体層１７ｃは、誘電体層１７ａ及び接地層１７ｂを支持する機能を有する。
信号伝送用端子１１ａは、ワイヤ部１２を構成するワイヤ１２ａを介して基板１７が有する信号伝送用端子１３ａに接続される。信号伝送用端子１３ａには伝送線路１４と接続され、当該伝送線路１４は、ミリ波の電気信号を所定の方向（図１０及び１１では右方向）に伝送する。
伝送線路１４の他端にはアンテナ部１６が接続され、当該アンテナ部１６は、ミリ波の電気信号を電磁波の信号に変換する。アンテナ部１６は、封止樹脂１８を介して当該アンテナ部１６で変換した電磁波の信号を外部に出力する。半導体装置２は、基板１７の上部を覆うように封止樹脂１８で封止される。封止樹脂１８は所定の誘電率を有する電気絶縁性材料である。
このように構成された半導体装置２の動作について説明する。回路基板２０によって処理されたミリ波の電気信号は、共振パターン２２が設けられた伝送線路２１を伝送する。伝送線路２１を伝送するミリ波の電気信号は、共振パターン２２によって伝送線路２１がインピーダンス整合されるので、反射の影響を受けることなく伝送線路２１を伝送することができる。伝送線路２１を伝送したミリ波の電気信号は、回路基板２０に設けられた信号伝送用端子１１ａ、ワイヤ１２ａ、信号伝送用端子１３ａを介して伝送線路１４を伝送する。伝送線路１４を伝送したミリ波の電気信号はアンテナ部１６によって電磁波の信号に変換されて、半導体装置２の外部に出力される。
［半導体装置２のシミュレーションによる特性例］
次に半導体装置２のミリ波の信号伝送に関するシミュレーション結果について説明する。図１２に示すように、このシミュレーションは、横軸をミリ波の電気信号の周波数（ＧＨｚ）とし、縦軸をＳパラメータ強度（ｄＢ）としたとき、図１０及び１１に示した半導体装置２を用いて、表３のようなパラメータによって算出されたものである。図１２の実線は伝達特性Ｓ１２Ｂ，Ｓ２１Ｂを示し、破線は反射特性Ｓ１１Ｂ，Ｓ２２Ｂを示す。
Figure 0005287390
このシミュレーションでは、表３に示すように、図１０に示した伝送線路２１の幅Ｃ２を１０μｍ、伝送線路２１の一端から伝送線路２１の他端までの長さＣ３を２ｍｍ、図１１に示した伝送線路２１の厚さＣ１を１μｍ、誘電体層２０ａの厚さＣ５を５μｍとしている。また、図１０のように、伝送線路２１の一端と共振パターン２２の中心との距離Ｃ４を５３０μｍ、共振パターン２２の半径Ｃ６を６０μｍとしている。また、誘電体層２０ａの比誘電率を３．５、誘電体層２０ａの誘電正接を０．０１、封止樹脂１８の比誘電率を４．２、封止樹脂１８の誘電正接を０．０２、ワイヤ１２ａの長さを６３５μｍ、ワイヤ１２ｂの長さを７１１μｍとしている。
図１２に示すように、伝達特性Ｓ１２Ｂ，Ｓ２１Ｂは、ミリ波の電気信号の周波数が６０ＧＨｚ付近において、−３ｄＢ程度のＳパラメータ強度を有する。反射特性Ｓ１１Ｂ，Ｓ２２Ｂは、ミリ波の電気信号の周波数が６０ＧＨｚ付近において、−２６ｄＢ及び−１０ｄＢ程度のＳパラメータ強度をそれぞれ有する。
このように、図２６で示した従来の半導体装置１００のシミュレーション結果に比べて、ミリ波の電気信号の周波数が６０ＧＨｚ付近で、伝達特性Ｓ１２Ｂ，Ｓ２１ＢのＳパラメータ強度が増加し、反射特性Ｓ１１Ｂ，Ｓ２２ＢのＳパラメータ強度が減少している。これは、ミリ波の電気信号の伝送特性を向上できることを示している。これにより、半導体装置２は、信号劣化が少なく高速にデータを伝送することができる。
このように、第２の実施の形態に係る半導体装置２によれば、回路基板２０は、ミリ波の電気信号を所定の方向に伝送する伝送線路２１を有し、この伝送線路２１には、当該伝送線路の方向に関して対称な形状、例えば、円形状を有する共振パターン２２が設けられる。これにより、共振パターン２２によって伝送線路２１がインピーダンス整合されるので、この伝送線路２１を伝送するミリ波の電気信号の反射を低減できるようになる。この結果、ミリ波の電気信号の伝送特性を向上でき、信号劣化が少なく高速にデータを伝送することが可能な半導体装置２を提供することができる。
＜第３の実施の形態＞
［半導体装置３の構成例］
本実施の形態では、半導体装置１の封止樹脂１８を削除した半導体装置について説明する。第３の実施の形態について、前述の第１の実施の形態と同じ名称及び符号のものは同じ機能を有するので、その説明を省略する。
図１３及び１４に示すように、本実施の形態に係る半導体装置３は、ミリ波の電気信号を処理する回路基板１０と、ワイヤ部１２を介して回路基板１０に接続され、電気信号を伝送する伝送線路１４とで構成される。伝送線路１４には、当該伝送線路の方向に関して対称な形状を有する共振パターン１５が設けられる。半導体装置３は、さらに伝送線路１４及び共振パターン１５が形成される基板１７を備える。回路基板１０及び基板１７の表面は、封止樹脂によって封止されていない。
［半導体装置３のシミュレーションによる特性例］
次に半導体装置３のミリ波の信号伝送に関するシミュレーション結果について説明する。図１５に示すように、このシミュレーションは、横軸をミリ波の電気信号の周波数（ＧＨｚ）とし、縦軸をＳパラメータ強度（ｄＢ）としたとき、図１３乃至１４に示した半導体装置３を用いて、表４のようなパラメータによって算出されたものである。図１５の実線は伝達特性Ｓ１２Ｃ，Ｓ２１Ｃを示し、破線は反射特性Ｓ１１Ｃ，Ｓ２２Ｃを示す。
Figure 0005287390
このシミュレーションでは、表４に示すように、図１３に示した伝送線路１４の幅Ａ２を１３０μｍ、伝送線路１４の一端から伝送線路１４の他端までの長さＡ３を２ｍｍ、図１４に示した伝送線路１４の厚さＡ１を１８μｍ、誘電体層１７ａの厚さＡ５を７０μｍとしている。また、図１３のように、伝送線路１４の一端と共振パターン１５の中心との距離Ｆ４を９８０μｍ、共振パターン１５の半径Ｆ６を３５０μｍとしている。また、誘電体層１７ａの比誘電率を４．７、誘電体層１７ａの誘電正接を０．０２、ワイヤ１２ａの長さを６３５μｍ、ワイヤ１２ｂの長さを７１１μｍとしている。
図１５に示すように、伝達特性Ｓ１２Ｃ，Ｓ２１Ｃは、ミリ波の電気信号の周波数が６０ＧＨｚ付近において、−３ｄＢ程度のＳパラメータ強度を有する。反射特性Ｓ１１Ｃ，Ｓ２２Ｃは、ミリ波の電気信号の周波数が６０ＧＨｚ付近において、−１１ｄＢ及び−４２ｄＢ程度のＳパラメータ強度をそれぞれ有する。
このように、図２６で示した従来の半導体装置１００のシミュレーション結果に比べて、ミリ波の電気信号の周波数が６０ＧＨｚ付近で、伝達特性Ｓ１２Ｃ，Ｓ２１ＣのＳパラメータ強度が増加し、反射特性Ｓ１１Ｃ，Ｓ２２ＣのＳパラメータ強度が減少している。これは、ミリ波の電気信号の伝送特性を向上できることを示している。これにより、半導体装置３は、信号劣化が少なく高速にデータを伝送することができる。
このように、第３の実施の形態に係る半導体装置３によれば、封止樹脂を設けない場合でも、共振パターン１５によって伝送線路１４がインピーダンス整合され、この伝送線路１４を伝送するミリ波の電気信号の反射を低減できるようになる。
＜第４の実施の形態＞
［半導体装置４の構成例］
本実施の形態では、アンテナ部２９を設けたプリント基板３５を有した半導体装置４について説明する。第４の実施の形態について、前述の第１の実施の形態と同じ名称及び符号のものは同じ機能を有するので、その説明を省略する。
図１６に示すように、本実施の形態に係る半導体装置４は、ミリ波の電気信号を処理する回路基板１０と、ワイヤ部１２を介して回路基板１０に接続され、電気信号を伝送する伝送線路１４とで構成される。伝送線路１４には、当該伝送線路１４に関して対称な形状を有する共振パターン１５が設けられる。半導体装置４は、さらに、伝送線路１４が形成されるインターポーザ基板（以下、基板２５という）と、第３の伝送線路（以下、伝送線路２８という）とアンテナ部２９とを有するプリント基板３５とを備える。
基板２５は、第１の実施の形態で説明した基板１７のアンテナ部１６を削除して、第２のビア（以下、ビア２７という）が設けられたものである。プリント基板３５には、その表面に伝送線路２８とアンテナ部２９が形成される。伝送線路２８とアンテナ部２９は、銅やアルミニウム等の電気伝導性を有した金属で形成されるものである。
半導体装置４は、プリント基板３５の所定の面に基板２５が載置される。プリント基板３５と基板２５は、当該基板２５が備えるビア２７によって電気的に接続される。ビア２７は、基板２５の上面から下面に孔を穿設してこの孔に金属等の電気伝導性を有する材料が挿入されることで作製される。
回路基板１０によってミリ波の電気信号が処理され、その処理されたミリ波の電気信号は端子部１１、ワイヤ部１２を介して基板２５が有する端子部１３に出力される。端子部１３に出力されたミリ波の電気信号は、伝送線路１４を所定の方向に伝送される。伝送線路１４には、当該伝送線路１４の方向に関して対称な共振パターン１５が設けられる。この共振パターン１５によって伝送線路１４がインピーダンス整合され、ミリ波の電気信号の伝送特性を向上できる。伝送特性が向上したミリ波の電気信号は、ビア２７を介してプリント基板３５が有する伝送線路２８に出力される。ミリ波の電気信号は、伝送線路２８を伝送して、当該伝送線路２８の一端にあるアンテナ部２９に出力される。アンテナ部２９は、出力されたミリ波の電気信号を電磁波の信号に変換して、外部に出力する。
このように、第４の実施の形態に係る半導体装置４によれば、プリント基板３５に形成された伝送線路２８によってミリ波の電気信号が伝送されるので、アンテナ部２９の構成の自由度が向上できる。
＜第５の実施の形態＞
［伝送システム５の構成例］
本実施の形態では、第１の実施の形態で説明した半導体装置１を２つ使用して、半導体装置間にミリ波を伝送させるようにした伝送システム５について説明する。前述の第１の実施の形態と同じ名称及び符号のものは同じ機能を有するので、その説明を省略する。
図１７及び１８に示すように、伝送システム５は、第１の半導体装置（以下、半導体装置１Ａという）及び第２の半導体装置（以下、半導体装置１Ｂという）で構成される。半導体装置１Ａの下部及び半導体装置１Ｂの上部には支持基板３２が設けられる。支持基板３２の四隅には支柱３３が設けられる。半導体装置１Ａ，１Ｂは、支持基板３２及び支柱３３によって所定の位置に固定される。
半導体装置１Ａは、第１の回路基板（以下、回路基板１０Ａという）及び第１のインターポーザ基板（以下、基板１７Ａという）を備える。回路基板１０Ａは、ミリ波の電気信号を処理して、当該処理されたミリ波の電気信号を端子部１１Ａから基板１７Ａに出力する。基板１７Ａは、第１の端子部（以下、端子部１３Ａという）、第１の伝送線路（以下、伝送線路１４Ａという）、第１の共振パターン（以下、共振パターン１５Ａという）及び第１のアンテナ部（以下、アンテナ部１６Ａという）を有する。
伝送線路１４Ａは、回路基板１０Ａによって処理されたミリ波の電気信号を所定の方向（図１７では右方向）に伝送する。この伝送線路１４Ａの一端にある端子部１３Ａと回路基板１０Ａが有する端子部１１Ａとがワイヤ部１２Ａを介して接続される。伝送線路１４Ａには、当該伝送線路１４Ａの方向に関して対称な形状、例えば円形状を有する共振パターン１５Ａが設けられる。この共振パターン１５Ａによって、伝送線路１４Ａがインピーダンス整合され、ミリ波の電気信号の反射を低減できるようになる。基板１７Ａは、伝送線路１４Ａの他端に設けられるアンテナ部１６Ａからミリ波の電気信号を電磁波の信号Ｄ１に変換して半導体装置１Ｂに出力する。
半導体装置１Ｂは、第２の回路基板（以下、回路基板１０Ｂという）及び第２のインターポーザ基板（以下、基板１７Ｂという）を備える。基板１７Ｂは、第２の端子部（以下、端子部１３Ｂという）、第２の伝送線路（以下、伝送線路１４Ｂという）、第２の共振パターン（以下、共振パターン１５Ｂという）及び第２のアンテナ部（以下、アンテナ部１６Ｂという）を有する。
基板１７Ｂは、アンテナ部１６Ａから出力された電磁波の信号Ｄ１をアンテナ部１６Ｂで受信して、ミリ波の電気信号に変換する。アンテナ部１６Ｂには伝送線路１４Ｂの一端が接続される。伝送線路１４Ｂはアンテナ部１６Ｂによって変換されたミリ波の電気信号を所定の方向（図１７では左方向）に伝送する。
伝送線路１４Ｂには、当該伝送線路１４Ｂに関して対称な形状、例えば円形状を有する共振パターン１５Ｂが設けられる。この共振パターン１５Ｂによって、伝送線路１４Ｂがインピーダンス整合され、ミリ波の電気信号の反射を低減できるようになる。伝送線路１４Ｂの他端には端子部１３Ｂが設けられる。端子部１３Ｂにはワイヤ部１２Ｂが接続され、当該ワイヤ部１２Ｂは回路基板１０Ｂが有する端子部１１Ｂに接続される。伝送線路１４Ｂを伝送するミリ波の電気信号は、基板１７Ｂの端子部１３Ｂからワイヤ部１２Ｂを介して端子部１１Ｂへ出力される。回路基板１０Ｂは、端子部１１Ｂに出力されたミリ波の電気信号を信号処理する。
このように、第５の実施の形態に係る伝送システム５によれば、伝送線路１４Ａ，１４Ｂに共振パターン１５Ａ，１５Ｂを有する半導体装置１Ａ，１Ｂを備える。これにより、伝送線路１４Ａ，１４Ｂが共振パターン１５Ａ，１５Ｂによってインピーダンス整合され、この伝送線路１４Ａ，１４Ｂが伝送するので、信号劣化が少なく高速にデータを伝送することが可能な伝送システム５を提供することができる。
なお、本実施の形態では、半導体装置１Ａから半導体装置１Ｂへミリ波の電気信号を伝送する伝送システムについて説明したが、半導体装置１Ｂから半導体装置１Ａへミリ波の電気信号を伝送するように構成してもよい。
＜第６の実施の形態＞
［伝送システム６の構成例］
本実施の形態では、上述の伝送システム５に誘電体伝送路４０を設けて、半導体装置間にミリ波を伝送させるようにした伝送システム６について説明する。前述の第５の実施の形態と同じ名称及び符号のものは同じ機能を有するので、その説明を省略する。
図１９に示すように、伝送システム６は、半導体装置１Ａ，１Ｂ及び誘電体伝送路４０で構成される。半導体装置１Ａと半導体装置１Ｂとの間にはシャーシ３１が設けられる。シャーシ３１は、半導体装置１Ａ，１Ｂを所定の位置に固定する機能を有する。シャーシ３１は、例えば、樹脂等の電気絶縁性を有する材料で形成される。シャーシ３１の内部には誘電体伝送路４０が設けられ、当該誘電体伝送路４０は、半導体装置１Ａのアンテナ部１６Ａの上部及び半導体装置１Ｂのアンテナ部１６Ｂの下部に位置する。誘電体伝送路４０は、所定の誘電率を有するものであり、例えば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系及びポリイミド系の誘電体素材が設けられる。
半導体装置１Ａ，１Ｂとシャーシ３１との間には、粘弾性部材３０が設けられる。粘弾性部材３０は、所定の誘電率を有するものであり、例えば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系及びポリイミド系の誘電体素材が設けられる。粘弾性部材３０は、誘電体伝送路４０と同じ材料で構成することが好ましい。
前述の第５の実施の形態で説明したとおり、基板１７Ａが有するアンテナ部１６Ａから電磁波の信号Ｄ１が出力される。本実施の形態では、アンテナ部１６Ａの上部に封止樹脂１８を介して粘弾性部材３０及び誘電体伝送路４０が設けられる。アンテナ部１６Ａから出力された電磁波の信号Ｄ１は、粘弾性部材３０及び誘電体伝送路４０を通過して基板１７Ｂが有するアンテナ部１６Ｂに受信される。
［伝送システム６の組立例］
次に、伝送システム６の製造方法について説明する。図７乃至９で説明した半導体装置１の製造方法によって半導体装置１Ａ，１Ｂが作製されることを前提とする。
図２０に示すように、伝送システム６は、半導体装置１Ａが有する基板１７Ａの下部に図示しない接着剤を塗布して支持基板３２を設けることで半導体装置１Ａと支持基板３２とを固定させる。また、支柱３３の底面に接着剤を塗布して、支持基板３２の上面の四隅に立設させて固定させる。基板１７Ａを封止する封止樹脂１８の上部に粘弾性部材３０を載置する。粘弾性部材３０と封止樹脂１８との間には接着剤を設けてもよい。但し、この接着剤は、粘弾性部材３０と同じ材料のものを使用することが望ましい。
図２１に示すように、伝送システム６は、半導体装置１Ｂが有する基板１７Ｂの上部に図示しない接着剤を塗布して支持基板３２を設けることで半導体装置１Ｂと支持基板３２とを固定させる。また、支柱３３の上面に接着剤を塗布して、支持基板３２の下面の四隅に立設させて固定させる。半導体装置１Ｂが有する封止樹脂１８の下部に粘弾性部材３０を載置する。前述の半導体装置１Ａと同様に粘弾性部材３０と封止樹脂１８との間には接着剤を設けてもよい。
図２２に示すように、シャーシ３１の所定の箇所（半導体装置１Ａ，１Ｂのアンテナ部１６Ａ，１６Ｂが対向する箇所）に孔４１を穿設して誘電体伝送路４０を挿入させる。図２０で説明した半導体装置１Ａと図２１で説明した半導体装置１Ｂとの間にシャーシ３１を設ける。半導体装置１Ａ，１Ｂに設けられた支柱３３とシャーシ３１との間に接着剤を塗布して、半導体装置１Ａ，１Ｂ及びシャーシ３１を固定させる。また、半導体装置１Ａ，１Ｂに設けられた粘弾性部材３０とシャーシ３１との間に接着剤を塗布しても良い。この場合、接着剤は、粘弾性部材３０と同じ材料のものを使用することが望ましい。このようにして、図１９に示したような伝送システム６が作製される。
このように、第６の実施の形態に係る伝送システム６によれば、半導体装置１Ａ，１Ｂの間に誘電体伝送路４０及び粘弾性部材３０を備えるので、誘電体を介してミリ波の電気信号を伝送することができる。
１，２，３，４，１００・・・半導体装置、５，６・・・伝送システム、１０，２０・・・回路基板、１１，１３・・・端子部、１２・・・ワイヤ部、１４，２１・・・伝送線路、１５，２２・・・共振パターン、１６，２９・・・アンテナ部、１７・・・インターポーザ基板、１８・・・封止樹脂、３０・・・粘弾性部材、３１・・・シャーシ、３２・・・支持基板、３３・・・支柱、４０・・・誘電体伝送路

Claims (16)

  1. 所定の周波数を有する電気信号を処理する半導体回路素子と、
    ワイヤを介して前記半導体回路素子に接続され、前記電気信号を伝送する伝送線路とを備え、
    前記伝送線路には、
    当該伝送線路の方向に関して対称な円形状を有するインピーダンス整合パターンが設けられ、
    前記伝送線路の一端と前記インピーダンス整合パターンとの距離に応じて前記インピーダンス整合パターンの共振周波数がシフトして、所望の周波数の前記電気信号を伝送する半導体装置。
  2. 前記伝送線路は、
    前記半導体回路素子に設けられる請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記半導体回路素子は所定の誘電率を有する絶縁性の保護部材で覆われ、
    前記保護部材の誘電率に応じて前記インピーダンス整合パターンの共振周波数がシフトして、所望の周波数の前記電気信号を伝送する請求項１に記載の半導体装置。
  4. 前記所定の周波数はミリ波帯域である請求項１に記載の半導体装置。
  5. 前記伝送線路には複数の接地電極が設けられ、
    前記複数の接地電極は、
    前記伝送線路の方向に関して対称に設けられる請求項１に記載の半導体装置。
  6. 所定の周波数を有する電気信号を処理する第１の半導体回路素子と、ワイヤを介して前記第１の半導体回路素子に接続され、前記電気信号を伝送する第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路から伝送された前記電気信号を電磁波の信号に変換して送信する第１のアンテナ部とを備える第１の半導体装置と、
    前記第１のアンテナ部から送信された前記電磁波の信号を受信して前記所定の周波数を有する電気信号に変換する第２のアンテナ部と、前記第２のアンテナ部によって変換された前記電気信号を伝送する第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路とワイヤを介して接続され、前記第２の伝送線路で伝送された前記電気信号を処理する第２の半導体回路素子とを備える第２の半導体装置とで構成され、
    前記第１及び第２の伝送線路には、
    当該第１及び第２の伝送線路の方向に関して対称な円形状を有するインピーダンス整合パターンが設けられ、
    当該第１及び第２の伝送線路のそれぞれの一端と前記インピーダンス整合パターンとの距離に応じて前記インピーダンス整合パターンの共振周波数がシフトして、所望の周波数の前記電気信号を伝送する伝送システム。
  7. 前記第１の半導体装置と前記第２の半導体装置との間に設けられ、所定の誘電率を有し、前記電気信号を前記第１の半導体装置から前記第２の半導体装置へ伝送する誘電体伝送路をさらに備える請求項６に記載の伝送システム。
  8. 前記第１及び第２の半導体装置と前記誘電体伝送路との間には、所定の誘電率を有する粘弾性部材が設けられる請求項７に記載の伝送システム。
  9. 前記誘電体伝送路及び前記粘弾性部材には、
    少なくとも、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系及びポリイミド系のうち１つ以上の誘電体素材が使用される請求項７又は８に記載の伝送システム。
  10. 前記所定の周波数はミリ波帯域である請求項６に記載の伝送システム。
  11. 前記伝送線路には複数の接地電極が設けられ、
    前記複数の接地電極は、
    前記伝送線路の方向に関して対称に設けられる請求項６に記載の伝送システム。
  12. 所定の周波数を有する電気信号を処理する半導体回路素子を形成する工程と、
    前記電気信号を伝送する伝送線路と、前記伝送線路の方向に関して対称な円形状を有するインピーダンス整合パターンとを基板に形成する工程と、
    前記基板上に前記半導体回路素子を設ける工程と、
    前記伝送線路と前記半導体回路素子とをワイヤを介して接続する工程とを有し、
    前記伝送路と前記インピーダンス整合パターンとを基板に形成する工程により、前記伝送線路の一端と前記インピーダンス整合パターンとの距離に応じて前記インピーダンス整合パターンの共振周波数をシフトさせて、所望の周波数の前記電気信号を伝送できるようにする半導体装置の製造方法。
  13. 前記基板に所定の誘電率を有する絶縁性の保護部材を形成する工程をさらに有する請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 所定の周波数を有する電気信号を処理する第１の半導体回路素子を形成し、前記電気信号を伝送する第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路の方向に関して対称な円形状を有するインピーダンス整合パターンとを第１の基板に形成し、前記第１の基板上に第１の半導体回路素子を設け、前記第１の伝送線路と前記第１の半導体回路素子とをワイヤを介して接続し、前記第１の半導体装置を作製する工程と、
    所定の周波数を有する電気信号を処理する第２の半導体回路素子を形成し、前記電気信号を伝送する第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路の方向に関して対称な円形状を有するインピーダンス整合パターンとを第２の基板に形成し、前記第２の基板上に第２の半導体回路素子を設け、前記第２の伝送線路と前記第２の半導体回路素子とをワイヤを介して接続し、第２の半導体装置を作製する工程と、
    前記第１の半導体装置と前記第２の半導体装置とを接続させる工程とを有し、
    前記第１の半導体装置及び前記第２の半導体装置を作成する工程により、前記第１及び第２の伝送線路のそれぞれの一端と前記インピーダンス整合パターンとの距離に応じて前記インピーダンス整合パターンの共振周波数をシフトさせて、所望の周波数の前記電気信号を伝送できるようにする伝送システムの製造方法。
  15. 所定の誘電率を有し、前記電気信号を前記第１の半導体装置から前記第２の半導体装置へ伝送する誘電体伝送路を前記第１の半導体装置と前記第２の半導体装置との間に形成する工程をさらに有する請求項１４に記載の伝送システムの製造方法。
  16. 所定の誘電率を有する粘弾性部材を前記第１及び第２の半導体装置と前記誘電体伝送路との間に形成する工程をさらに有する請求項１５に記載の伝送システムの製造方法。
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