JPH07147353A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07147353A
JPH07147353A JP5296507A JP29650793A JPH07147353A JP H07147353 A JPH07147353 A JP H07147353A JP 5296507 A JP5296507 A JP 5296507A JP 29650793 A JP29650793 A JP 29650793A JP H07147353 A JPH07147353 A JP H07147353A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】整合回路を構成する誘電体基板をパッケージ基
体に固着することに起因して発生するパッケージ基体の
ソリを低減させ、信頼性を向上させる。 【構成】誘電体基板の裏面の選択的な部分をそこに形成
されたメタライズにソルダーを接触溶着させることによ
りパッケージ基体に固着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に係わり、特
にマイクロ波帯で動作するトランジスタやハイブリッド
ICの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波帯で動作する高出力の半導体
装置は、入出力インピーダンスを特性インピーダンス5
0Ωに近ずけるために、半導体パッケージ内部にアルミ
ナ基板に代表される誘電体基板により構成される整合回
路を設けている。
【0003】誘電体基板はその両面にメタライズを施し
てキャパシタを構成したり、あるいは誘電体基板の表面
(上面)に選択的にメタライズを施してマイクロストリ
ップラインによる分布定数整合回路を構成する。
【0004】そしていずれの場合も従来技術では、誘電
体基板の裏面(下面)の全面にメタライズが施されてそ
のメタライズの全面にソルダーが接触溶着された状態
で、誘電体基板の裏面全面によりパッケージ基体に固着
にされている。
【0005】図5に従来技術の半導体装置の平面図
(A)、断面図(B)、誘電体基板の裏面側の平面図
(C)を示す。尚、(B)は(A)のB−B’部の断面
図であり、(B)において各メタライズの断面図示は省
略してある。また、(A)および(C)において露出す
るメタライズ面はドットで示してある。
【0006】半導体チップ34の入力(IN)側および
出力(OUT)側にそれぞれ整合回路を構成する誘電体
基板35,36を配置し、これら半導体チップ34およ
び誘電体基板35,36はそれぞれソルダー37により
半導体パッケージのヒートシンク部となるパッケージ基
体31の上面に固着されている。誘電体基板35の表面
35’には入力側の整合回路を構成するメタライズパタ
ーン45が形成され、誘電体基板36の表面36’には
出力側の整合回路を構成するメタライズパターン46が
形成され、それぞれ半導体チップ34のボンディングパ
ッド38とボンディンワイヤー(図示省略)により接続
されている。そして図5(C)に示すように、誘電体基
板35,36のいずれも裏面35’’,36’’の全面
にメタライズ47か形成され、このメタライズ47の全
面にソルダー37が接触するから、誘電体基板35,3
6は全裏面でパッケージ基体31に固着されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構造
では、パッケージ基体に固着搭載される部品のうちで占
有面積が大きな上記誘電体基板とパッケージ基体との間
の熱膨張率の差により内部応力が大きく発生し、温度変
化の繰辺しによりこの内部応力が蓄積されてパッケージ
基体のソリ量が増大してしまう。このために、パッケー
ジ基体に固着されている上記誘電体基板やリード引き出
し部におけるセラミック板にクラックが発生してリーク
不良や所定の整合が得られない状態となり、半導体装置
の信頼性が著しく低下する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、パッケ
ージ基体の第1の表面部分に半導体チップを固着し、前
記第1の表面部分に隣接する前記パッケージ基体の第2
の表面部分に整合回路を構成する誘電体基板の裏面を固
着した半導体装置において、前記誘電体基板の裏面の選
択的部分にメタライズを形成し、該メタライズの面にソ
ルダーを接触溶着させることにより前記誘電体基板を前
記パッケージ基体の第2の表面部分に固着した半導体装
置にある。ここで、前記誘電体基板の裏面に選択的に形
成されたメタライズは、整合回路を構成するために該基
板表面に形成されたメタライズパターンと同一形状で表
裏同一の位置に形成されたメタライズパターンであるこ
とができる。
【0009】本発明の他の特徴は、パッケージ基体の第
1の表面部分に半導体チップを固着し、前記第1の表面
部分に隣接する前記パッケージ基体の第2の表面部分に
整合回路を構成する誘電体基板の裏面を固着した半導体
装置において、前記誘電体基板の裏面の全面にメタライ
ズを形成し、該メタライズの面にガラスをメッシュ状に
コーティングすることにより選択的にメタライズの面を
露出させ、該選択的に露出したメタライズの面にソルダ
ーを接触溶着させることにより前記誘電体基板を前記パ
ッケージ基体の第2の表面部分に固着した半導体装置に
ある。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。
【0011】図1は本発明の第1の実施例の半導体装置
を示す図面であり、(A)は平面図、(B)は断面図、
(C)および(D)は誘電体基板の裏面側の平面図であ
る。尚、(B)は(A)のB−B’部の断面図であり、
(B)において各メタライズの断面図示は省略してあ
る。また、(A)、(C)および(D)において露出す
るメタライズ面はドットで示してある。また図2
(A),(B)はこの第1の実施例の誘電体基板の拡大
斜視図である。
【0012】パッケージのヒートシンク部となるパッケ
ージ基体1は熱伝導率の高いCu,CuW等の材料で構
成され、このパッケージ基体1の突出する第1の表面部
分2に半導体チップ4がソルダー7により固着され、第
1の表面部分2と隣接した両側の第2の表面部分3,3
にそれぞれ整合回路を構成する誘電体基板5,6の裏面
5’’,6’’がAuSi,AuSn等のソルダー7に
より固着されている。また誘電体基板にはアルミナ(A
2 3 )板を用いている。
【0013】半導体チップ4の入力(IN)側に配置さ
れた誘電体基板5の表面5’には入力側の整合回路を構
成する分布定数回路パターンのAuメタライズパターン
15が形成され、半導体チップ4の出力(OUT)側に
配置された誘電体基板6の表面6’には出力側の整合回
路を構成する分布定数回路パターンのAuメタライズパ
ターン16が形成され、それぞれ半導体チップ4のボン
ディングパッド8とボンディンワイヤー(図示省略)に
より接続されている。
【0014】本実施例では、図1(C)に示すように誘
電体基板5の裏面5’’には、基板表面5’に形成され
たメタライズパターン15と同一形状で表裏同一の位置
に、パッケージ基体1とソルダーによる固着を行なうA
uメタライズパターン17が形成されている。同様に、
図1(D)に示すように誘電体基板6の裏面6’’に
は、基板表面6’に形成されたAuメタライズパターン
16と同一形状で表裏同一の位置に、パッケージ基体1
とソルダーによる固着を行なうメタライズパターン18
が形成されている。
【0015】図2に本実施例の誘電体基板5の拡大斜視
図(A)および誘電体基板6の拡大斜視図(B)を示
す。
【0016】このように誘電体基板5,6の裏面全面を
メタライズするのではなく表面パターンと同様のパター
ンに裏面メタライズを施し、ソルダーはメタライズ部分
以外は濡れないからソルダーの介在が選択的となり、誘
電体基板とパッケージ基体との固着部分が減少して分散
され、これにより両者の熱膨張率の差により生ずる内部
応力が緩和される。
【0017】またこの第1の実施例では誘電体基板の表
裏のメタライズパターンが同一の形状であるから両者を
同じマスクを用いて形成することができ、さらに表面パ
ターンの下に裏面パターンが存在するから、全面裏面メ
タライズの際とほぼ同様の分布回路特性とすることがで
きる。
【0018】図3は本発明の第2の実施例の半導体装置
を示す図面であり、(A)は平面図、(B)は(A)の
B−B’部の断面図である。(B)において各メタライ
ズの断面図示は省略してある。図4は第2の実施例の誘
電体基板を示す図であり、(A)は誘電体基板裏面加工
の途中工程を示す裏面の平面図、(B)は誘電体基板裏
面加工完了後の裏面の平面図、(C)は(B)のC−
C’部の断面図、(D)は誘電体基板の拡大斜視図であ
る。また、図3(A)および図4(A)〜(C)におい
て、露出するメタライズ面はドットで示してある。
【0019】尚、図3および図4において図1および図
2と同一もしくは類似の機能の箇所は同じ符号で示して
あるから、重複する説明は省略する。
【0020】この第2の実施例においては、まず、表面
5’,6’に整合回路用のメタライズパターン15,1
6が形成された誘電体基板5,6の裏面5’’,6’’
全体にAuメタライズ21を施し(図4(A))、この
全面メタライズ21上にガラス22をメッシュ状にコー
ティングする。これによりガラス22の存在しない箇所
23がマトリックス状に存在してこの部分にメタライズ
21が露出して露出メタライズ面21’となる。
【0021】ソルダーはマトリックス状に表面が露出し
たメタライズ部分21’のみと濡れて溶着し、それ以外
のガラス22とは濡れないから、ソルダーの介在が選択
的となり、誘電体基板とパッケージ基体との固着部分が
減少して分散され、これにより両者の熱膨張率の差によ
り生ずる内部応力が緩和される。
【0022】またこの第2の実施例ではガラスコーティ
ングの工程が第1の実施例より余分となるが、誘電体基
板の裏面全体をメタライズしてあるから、同様の従来の
分布定数回路特性と同一の回路とすることができる。
【0023】
【発明の効果】このように本発明によれば、整合回路を
構成する誘電体基板の固着搭載によりこの誘電体基板と
パッケージ基体との熱膨張率の差によって生じる内部応
力が緩和され、この緩和により温度繰辺し条件において
も、誘電体基板を含む搭載部品のクラックの発生を抑制
することが可能となる。
【0024】例えばGaAsFET装置において、平面
積が9.5mm×13mmで厚さが1.4mmのCu製
のパッケージ基板(パッケージヒートシンク部)のソリ
量は、100サイクルの温度サイクル後に30μm以下
と従来技術のソリ量の1/2〜1/3に抑えることがで
きこれにより上記クラックの発生を抑制できるととも
に、このGaAsFET装置を実装した際にパッケージ
基体を通して行われる接地性が向上して出力特性が12
GHZ において0.4dB向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す図であり、(A)
は第1の実施例の半導体装置の平面図、(B)は(A)
のB−B’部の断面図、(C)および(D)はそれぞれ
第1の実施例における誘電体基板の裏面側の平面図であ
る。
【図2】本発明の第1の実施例の誘電体基板の拡大斜視
図である。
【図3】本発明の第2の実施例の半導体装置を示す図で
あり、(A)は平面図、(B)は(A)のB−B’部の
断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例の誘電体基板を示す図で
あり、(A)は誘電体基板裏面加工の途中工程を示す平
面図、(B)は誘電体基板裏面加工の完了後の平面図、
(C)は(B)のC−C’部の断面図、(D)は誘電体
基板の拡大斜視図である。
【図5】従来技術を示す図であり、(A)は従来技術の
半導体装置の平面図、(B)は(A)のB−B’部の断
面図、(C)は従来技術における誘電体基板の裏面側の
平面図である。
【符号の説明】
1,31 パッケージ基体 2 パッケージ基体の第1の表面部分 3 パッケージ基体の第2の表面部分 4,34 半導体チップ 5,6,35,36 誘電体基板 5’,6’,35’,36’ 誘電体基板の表面 5’’,6’’,35’’,36’’ 誘電体基板の
裏面 7,37 ソルダー 8,38 半導体チップのボンディングパッド 15,16,45,46 誘電体基板表面のメタライ
ズパターン 17,18 誘電体基板裏面のメタライズパターン 21,47 誘電体基板裏面全面のメタライズ 21’ 選択的に露出するメタライズ部分 22 ガラス 23 ガラスが存在しない箇所

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パッケージ基体の第1の表面部分に半導
    体チップを固着し、前記第1の表面部分に隣接する前記
    パッケージ基体の第2の表面部分に整合回路を構成する
    誘電体基板の裏面を固着した半導体装置において、前記
    誘電体基板の裏面の選択的部分にメタライズを形成し、
    該メタライズの面にソルダーを接触溶着させることによ
    り前記誘電体基板を前記パッケージ基体の第2の表面部
    分に固着したことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 パッケージ基体の第1の表面部分に半導
    体チップを固着し、前記第1の表面部分に隣接する前記
    パッケージ基体の第2の表面部分に整合回路を構成する
    誘電体基板の裏面を固着した半導体装置において、前記
    誘電体基板の裏面の全面にメタライズを形成し、該メタ
    ライズの面にガラスをメッシュ状にコーティングするこ
    とにより選択的にメタライズの面を露出させ、該選択的
    に露出したメタライズの面にソルダーを接触溶着させる
    ことにより前記誘電体基板を前記パッケージ基体の第2
    の表面部分に固着したことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記誘電体基板の裏面のメタライズは、
    整合回路を構成するために該基板表面に形成されたメタ
    ライズパターンと同一形状で表裏同一の位置に形成され
    たメタライズパターンであることを特徴とする請求項1
    に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第1の表面部分は前記第2の表面部
    分より突出していることを特徴とする請求項1もしくは
    請求項2に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記パッケージ基体は銅もしくは銅合金
    で構成されたパッケージのヒートシンク部であることを
    特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載の半導体装
    置。
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