JP6440917B1 - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は実施の形態1に係る半導体装置を示す図であり、図2は図1のプリント基板の裏面を示す図である。図3は図1におけるA−Aの断面の模式図であり、図4は図3からエポキシ樹脂を省略した模式図である。実施の形態1の半導体装置50は、リードフレーム1と、プリント基板3と、半導体チップ5と、電子部品4と、封止樹脂であるエポキシ樹脂2を備えている。プリント基板3は一般的に用いられる汎用のプリント基板である。プリント基板3は、FR−4(Flame Retardant Type 4)、FR−5(Flame Retardant Type 5)等の樹脂をベースとした材料を用いた樹脂基材27と、その樹脂基材27の表面又は裏面に配線パターン11により形成された高周波回路(図示せず)と、プリント基板3の一部に一箇所又は複数個所の貫通した穴である開口22を備えている。リードフレーム1は、半導体チップ5を搭載するダイパッド24と、複数の端子であるリード23を有している。プリント基板3の開口22は、ダイパッド24の表面の一部を露出するように形成されている。半導体チップ5は、例えば、周波数1GHz以上の高周波信号を処理し、1W以上の電力を出力するGaNデバイス、GaAsデバイスのような半導体素子のチップである。
図5は、実施の形態2に係る半導体装置を示す図である。実施の形態2の半導体装置50は、プリント基板3の樹脂基材27の外周部で高周波回路が形成されていないエリアに、貫通穴12が1個以上形成されている点で、実施の形態1の半導体装置50と異なる。また、図6に示すように、プリント基板3の樹脂基材27の外周に凹形状の切り溝である凹部13が1個以上形成されたプリント基板3を備えた半導体装置でもよい。図6は、実施の形態2に係る他の半導体装置を示す図である。図5、図6において実施の形態1の半導体装置50と同一構成要素には同一符号を付しており、重複する説明を省略する。なお、図5、図6において、プリント基板3に形成された配線パターン11(高周波回路を形成する配線も含む)は省略している。
図7は、実施の形態3に係る半導体装置を示す図である。実施の形態3の半導体装置50は、プリント基板3の基材がセラミック基材28である点で実施の形態1の半導体装置50と異なる。セラミック基材28は、例えばアルミナ材、ガラスセラミックス材、窒化アルミ材等の無機材である。その他の基本構成は、実施形態1の半導体装置50と同じである。なお、実施の形態3の半導体装置50は、実施の形態2で説明した貫通穴12又は凹部13がプリント基板3に設けてられていてもよい。なお、図7において、プリント基板3に形成された配線パターン11(高周波回路を形成する配線も含む)は省略している。
図8は実施の形態4に係る半導体装置の断面の模式図であり、図9は図8からエポキシ樹脂を省略した模式図である。実施の形態4の半導体装置50は、放熱性の良い金属ブロック15をリードフレーム1のダイパッド24と半導体チップ5との間に介在させた点で実施の形態1の半導体装置50と異なる。実施の形態4の半導体装置50は、プリント基板3の開口22から露出したリードフレーム1のダイパッド24の表面に、例えばCu/Mo合金等の放熱性の良い金属ブロック15が、はんだ材、Agペースト材(導電性ペースト材)等の接合材29を用いて固定されている。実施の形態4の半導体装置50は、金属ブロック15の表面に半導体チップ5をダイボンド接合材8でダイボンド実装し、半導体チップ5とプリント基板3の表面に形成された配線パターン(図示せず)とは金属ワイヤ6で接続されている。その他の基本構成は、実施形態1の半導体装置50と同じである。なお、実施の形態4の半導体装置50は、実施の形態2で説明した貫通穴12又は凹部13がプリント基板3に設けてられていてもよい。実施の形態4の半導体装置50は、プリント基板3の基材をセラミック基材28に変えてもよい。なお、図8、図9において、プリント基板3に形成された配線パターン11は金属ワイヤ6と接続する部分以外は省略している。
図10は実施の形態5に係る半導体装置の断面の模式図であり、図11は図10からエポキシ樹脂を省略した模式図である。実施の形態5の半導体装置50は、プリント基板3が開口面積の異なる複数の基板(基本基板)を有した多層基板であり、階段状に形成された開口22から露出した内層の配線パターンと半導体チップ5とが金属ワイヤ6で接続されている点で、実施の形態1の半導体装置50と異なる。図10、図11では、プリント基板3が、第一開口32aが設けられた基本基板である第一基板31aと、第一開口32aよりも開口面積の広い第二開口32bが設けられた基本基板である第二基板31bとを積層した多層基板の例を示した。半導体チップ5は、階段状に形成された開口22から露出した第一基板31aの配線パターンと金属ワイヤ6で接続されている。その他の基本構成は、実施形態1の半導体装置50と同じである。なお、実施の形態5の半導体装置50は、実施の形態2で説明した貫通穴12又は凹部13がプリント基板3に設けてられていてもよい。実施の形態5の半導体装置50は、プリント基板3の基材をセラミック基材28に変えてもよい。図10、図11において、第一基板31aは半導体素子(半導体チップ5)が実装された実装面に近い側の基本基板である最下層基本基板であり、第二基板31bは半導体素子(半導体チップ5)から最も遠方の基本基板である最上層基本基板である。図10、図11において、プリント基板3に形成された配線パターン11は金属ワイヤ6と接続する部分以外は省略している。
図12は実施の形態6に係る半導体装置の断面の模式図であり、図13は図12からエポキシ樹脂を省略した模式図である。実施の形態6の半導体装置50は、開口22を蓋17で覆い半導体チップ5の周りを中空部18にした点で、実施の形態5の半導体装置50と異なる。その他の基本構成は、実施形態5の半導体装置50と同じである。実施の形態6の半導体装置50は、実施の形態5で述べた階段状に形成された開口22を有した多層基板において、リードフレーム1のダイパッド24の表面に半導体チップ5をダイボンド実装する。その後、実施の形態6の半導体装置50は、階段状に形成された開口22から露出した下層の基板(第一基板31a)の配線パターンと半導体チップ5とを金属ワイヤ6で接続(ワイヤボンド接続)を行って、その開口22の表面(リードフレーム1と逆側の面)に金属又は樹脂等の蓋17を被せて半導体チップ5の周辺を中空部18とした中空構造する。その後、実施の形態6の半導体装置50は、トランスファー成型用のエポキシ樹脂2で全体を封止する。なお、実施の形態5の半導体装置50は、実施の形態2で説明した貫通穴12又は凹部13がプリント基板3に設けてられていてもよい。実施の形態5の半導体装置50は、プリント基板3の基材をセラミック基材28に変えてもよい。図12、図13において、プリント基板3に形成された配線パターン11は金属ワイヤ6と接続する部分以外は省略している。
Claims (7)
- 高周波信号を処理する半導体素子が搭載された半導体装置であって、
リード及びダイパッドを有するリードフレームと、
前記リード及び前記ダイパッドのそれぞれを接続する電極と、配線パターンと、前記ダイパッドの表面の一部を露出する開口と、を備えたプリント基板と、
前記開口により露出された前記ダイパッドの表面に実装され、又は前記開口により露出された前記ダイパッドの表面に接合された金属ブロックにおける前記ダイパッドの逆側の表面に実装され、前記配線パターンに金属ワイヤで接続された前記半導体素子と、
前記配線パターンに接続されると共に前記プリント基板の前記リードフレームと逆側の表面に実装された電子部品と、
前記リード及び前記ダイパッドにおける前記プリント基板に対向する面と逆側の裏面が露出するように、前記プリント基板、前記半導体素子、前記電子部品、前記金属ワイヤを封止する封止樹脂と、を備え、
前記プリント基板は、前記配線パターンが形成されていない外周側で前記リードの周辺に設けられた貫通穴を有することを特徴とする半導体装置。 - 高周波信号を処理する半導体素子が搭載された半導体装置であって、
リード及びダイパッドを有するリードフレームと、
前記リード及び前記ダイパッドのそれぞれを接続する電極と、配線パターンと、前記ダイパッドの表面の一部を露出する開口と、を備えたプリント基板と、
前記開口により露出された前記ダイパッドの表面に実装され、又は前記開口により露出された前記ダイパッドの表面に接合された金属ブロックにおける前記ダイパッドの逆側の表面に実装され、前記配線パターンに金属ワイヤで接続された前記半導体素子と、
前記配線パターンに接続されると共に前記プリント基板の前記リードフレームと逆側の表面に実装された電子部品と、
前記リード及び前記ダイパッドにおける前記プリント基板に対向する面と逆側の裏面が露出するように、前記プリント基板、前記半導体素子、前記電子部品、前記金属ワイヤを封止する封止樹脂と、を備え、
前記プリント基板は、前記配線パターンが形成されていない外周側で前記リードの周辺に設けられた凹部を有することを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体素子は、前記開口により露出された前記金属ブロックにおける前記ダイパッドの逆側の表面に実装され、
前記金属ブロックの前記半導体素子が実装された表面と、前記プリント基板における前記半導体素子と接続する前記金属ワイヤが接続された金属ワイヤ接続面との高さ差分が、前記プリント基板の高さの1/2以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 - 前記プリント基板は、前記配線パターンが形成された複数の基本基板を積層した多層基板であり、
前記開口は、前記半導体素子が実装された実装面に近い側の前記基本基板である最下層基本基板における開口面積が、前記半導体素子から最も遠方の前記基本基板である最上層基本基板における開口面積よりも小さく形成されており、
前記半導体素子は、前記最上層基本基板以外の前記基本基板における前記ダイパッドの逆側の表面に形成された前記配線パターンと前記金属ワイヤで接続された、ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 - 前記プリント基板は、前記開口が前記最上層基本基板において蓋により覆われており、
前記半導体素子は、前記ダイパッド、前記蓋、前記開口により形成された中空部内に配置されている、ことを特徴とする請求項4記載の半導体装置。 - 前記プリント基板は、その基材がセラミック基材であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記プリント基板は、その基材が樹脂基材であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置。
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