JPH09116091A - 混成集積回路装置 - Google Patents

混成集積回路装置

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JPH09116091A
JPH09116091A JP7268354A JP26835495A JPH09116091A JP H09116091 A JPH09116091 A JP H09116091A JP 7268354 A JP7268354 A JP 7268354A JP 26835495 A JP26835495 A JP 26835495A JP H09116091 A JPH09116091 A JP H09116091A
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雅仁 沼波
Katsuji Tsuchiya
勝治 土屋
Tsuneo Endo
恒雄 遠藤
Yasuhiro Nunokawa
康弘 布川
Iwamichi Kamishiro
岩道 神代
Tetsuaki Adachi
徹朗 安達
Kazuo Sudo
一雄 須藤
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装面積の縮小化が図れる小型の高周波パワ
ーモジュールの提供。 【解決手段】 低温焼成多層配線基板と、前記多層配線
基板の主面に搭載される少なくとも一つ以上の能動部品
(FETチップ)および受動部品と、前記能動部品の電
極と前記多層配線基板の配線(Ag−Pt)とを接続す
る導電性のワイヤと、前記多層配線基板の主面を覆うよ
うに多層配線基板に固定されるキャップと、前記多層配
線基板の裏面に設けられた前記多層配線の複数の電極端
子とを有する。多層配線基板は下部がストリップライン
構造となり、上部がマイクロストリップライン構造とな
っている。グランド配線は編み目構造となっている。半
導体チップは多層配線基板の主面に設けられた窪みに固
定され、半導体チップの電極面と前記多層配線基板の配
線面の高さは略同一高さとなっている。半導体チップの
下にはサーマルビィアが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は低温焼成多層配線基
板を用いた混成集積回路装置に関し、特にセルラー電話
機等の送信部に用いる小型の高周波電力増幅装置(高周
波パワーモジュール:RFパワーモジュール)に適用し
て有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車電話,携帯電話等の移動通信機器
無線部に使用されるRFパワーモジュールは、金属製の
フランジとキャップとによってパッケージが形成されて
いる。また、前記パッケージの一側面から信号端子等の
電極端子を突出させるとともに、パッケージの両端下部
からグランド電極を兼ねた取付用フィンを突出させる構
造となっている。
【0003】また、前記パッケージ内において、前記フ
ランジ上には両面に導体を有する単層の配線基板が固定
されている。この配線基板は、誘電体基板の表面に回路
パターンを設け、裏面にグランド(GND)パターンを
設けた所謂マイクロストリップライン構造となってい
る。また、前記配線基板は、部分的に穴が設けられてい
る。そして、前記穴底のフランジ部分には熱伝導性の良
好なヒートシンクが固定されている。前記ヒートシンク
には電界効果トランジスタからなる半導体チップが固定
されている。
【0004】高周波パワーモジュール(高周波電力増幅
用MOS・パワーモジュール)については、日立評論社
発行「日立評論」1993年第4号、同年4月25日発行、P
12〜P26に記載されている。同文献には、幅22mm,
奥行き12mm,高さ3.7mmのE型の高周波パワー
モジュールが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の高周波パワーモ
ジュールは、大別すると、金属製のフランジ(ヘッダ)
と、このフランジ上に固定される配線基板と、前記配線
基板に設けた穴を利用しかつ前記フランジに固定したヒ
ートシンク上に固定される半導体チップと、前記フラン
ジに固定され前記配線基板を覆うキャップと、前記配線
基板に固定され先端を前記キャップの外に突出させる電
極端子(リード)とからなっている。また、前記フラン
ジの両端は部分的にキャップの外側に突出してグランド
電極を兼ねた取付用フィンを構成している。
【0006】なお、前記配線基板の表面にはコンデン
サ,抵抗,ツェナーダイオード等の電子部品が搭載され
ている。また、配線基板の表面の配線と前記半導体チッ
プの電極とは導電性のワイヤで接続されている。
【0007】従来の高周波パワーモジュールの小型化,
高性能化,低コスト化等を検討した結果、以下の事項が
小型化,高機能化,低コスト化等を妨げるということが
判明した。
【0008】(1)配線基板は、誘電体基板の表面に信
号配線や電源配線等の回路パターンを設け、裏面にグラ
ンド(GND)パターンを設けたマイクロストリップラ
イン構造となっている。これは、配線基板の作製後、抵
抗をトリミングしたり、線路幅の調整を行って特性の調
整を行うためである。しかし、誘電体基板の一面に信号
配線を形成するマイクロストリップライン構造では、所
望の電気特性を得るために、信号配線の引き回し長さが
長いことから、配線基板が大型化し、この配線基板を内
蔵するパッケージが大きくなり、高周波パワーモジュー
ルの小型化が妨げられている。
【0009】(2)フランジ上に配線基板を固定し、さ
らにキャップで覆う構造となるため、パッケージの高さ
が大きくなり、高周波パワーモジュールの小型化が妨げ
られている。
【0010】(3)フランジの両端の一部は、キャップ
の外側に突出してグランド電極を兼ねた取付用フィンを
構成することから高周波パワーモジュールが大型化す
る。したがって、実装面積も大きくなる。
【0011】(4)パッケージ(キャップ)の一側面か
ら長くリードを突出させることから高周波パワーモジュ
ールが大型化する。したがって、実装面積も大きくな
る。
【0012】(5)半導体チップの表面と、配線基板の
配線面の高さが異なるため、半導体チップの電極と配線
を接続するワイヤが長くなる。また、半導体チップは、
配線基板に設けた穴の底部分のフランジに固定されたヒ
ートシンク上に固定されるため、半導体チップの電極と
配線との間隔が長くなり、ワイヤが長くなる。ワイヤが
長くなると抵抗が増大し高周波特性が低くなる。例えば
出力ゲインが小さくなる。
【0013】(6)配線基板は誘電体基板で形成されて
いるため、発熱量の大きい半導体チップを直接配線基板
に搭載することができないため、配線基板に穴を設け、
この穴底の金属製のフランジ部分に熱伝導性の良好なヒ
ートシンクを固定し、このヒートシンクに半導体チップ
を固定する構造となるため、部品点数の増大と、組立工
数の増大から高周波パワーモジュールのコストの高騰を
招いている。
【0014】(7)支持部材,放熱部材,グランド電極
を兼ねるフランジを配線基板に固定する構造となってい
ることから、部品点数が増大する。
【0015】(8)高周波パワーモジュールの実装のた
め、フランジの一部を成形して取付用フィンを形成して
いるが、成形のため各取付用フィンの実装面高さがばら
つきやすくなり、実装の信頼性を損なうこともある。
【0016】本発明の目的は、実装面積の縮小化が図れ
る小型の混成集積回路装置を提供することにある。
【0017】本発明の他の目的は、高性能な混成集積回
路装置を提供することにある。
【0018】本発明の他の目的は、製造コストの低減が
達成できる混成集積回路装置を提供することにある。
【0019】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。
【0020】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【0021】(1)混成集積回路装置は以下の構造とな
っている。
【0022】(a)多層配線基板と、前記多層配線基板
の主面に搭載される少なくとも一つ以上の能動部品およ
び受動部品と、前記能動部品の電極と前記多層配線基板
の配線とを接続する導電性のワイヤと、前記多層配線基
板の主面を覆うように多層配線基板に固定されるキャッ
プと、前記多層配線基板の裏面に設けられた前記多層配
線の複数の電極端子とを有する。
【0023】(b)前記多層配線基板には電界効果トラ
ンジスタを構成する半導体チップが多段に接続配置され
て高周波パワーモジュールを構成している。
【0024】(c)前記多層配線基板は配線を介在させ
て誘電体層を多段に積み重ねた構造となるとともに、前
記誘電体層間に設けられた信号配線はその上下を誘電体
層を介してグランド配線で挟まれるストリップライン構
造となっている。また、多層配線基板の上部分はマイク
ロストリップライン構造となっている。
【0025】(d)前記グランド配線は編み目構造とな
っている。
【0026】(e)前記能動部品において半導体チップ
は前記多層配線基板の主面に設けられた窪みに固定さ
れ、前記半導体チップの電極面と前記多層配線基板の配
線面の高さは略同一高さとなり、前記半導体チップの電
極と前記配線を接続する前記ワイヤは略直線状に延在し
ている。
【0027】(f)前記多層配線基板の所望部分には、
所望の誘電体層から最下層の誘電体層まで貫通延在する
サーマルビィアが設けられている。
【0028】(g)前記サーマルビィアの上には半導体
チップが位置している。
【0029】(h)前記多層配線基板の裏面の電極端子
において、グランド電極端子はその表面が実装用接合材
に濡れないレジスト膜で部分的に覆われて相互に独立し
た複数の電極端子となっている。
【0030】(i)前記多層配線基板の裏面の電極端子
の配列間隔は同一ピッチとなっている。
【0031】(j)前記多層配線基板の裏面の電極端子
のうち、少なくともグランド電極以外の電極端子は多層
配線基板の側面の上下に延在する端面スルーホール端子
を介して各層の配線に接続されている。
【0032】(k)前記多層配線基板は低温焼成多層セ
ラミック基板となり、配線は銀系金属からなる高導電性
金属で形成されている。
【0033】(2)前記手段(1)の構成において、前
記キャップは多層配線基板に設けた窪みにフックを介し
て着脱自在に取り付けられている。
【0034】前記(1)の手段によれば、(a)高周波
パワーモジュールは、電界効果トランジスタ等の能動部
品や受動部品を主面に搭載した多層配線基板と、この多
層配線基板の主面側に固定されたキャップとによって形
成された矩形体構造となっていることから、従来のよう
にパッケージからリードを突出させたり、取付用フィン
を突出させないため小型となる。
【0035】(b)前記多層配線基板はストリップライ
ン構造にマイクロストリップライン構造を積み重ねた構
造となるため、伝送線路(信号配線等)の長さを長くと
っても、伝送線路は2段に設けられるため、多層配線基
板の大きさは小さくでき、高周波パワーモジュールの小
型化が達成できる。
【0036】(c)誘電体層間に設けられた信号配線は
その上下を誘電体層を介してグランド配線で挟まれる構
造となることから、電気・電磁的シールドがなされ、高
周波特性が安定する。
【0037】(d)前記グランド配線は編み目構造とな
っていることから、編み目部分には誘電体層が入り込
み、グランド配線の上下の誘電体層の接合強度が高くな
り、剥がれ難い多層配線基板となる。したがって、耐湿
性に優れた高周波パワーモジュールとなる。
【0038】(e)前記能動部品において半導体チップ
は前記多層配線基板の主面に設けられた窪みに固定さ
れ、前記半導体チップの電極面と前記多層配線基板の配
線面の高さは略同一高さとなり、前記半導体チップの電
極と前記配線を接続する前記ワイヤは略直線状に延在し
ている。したがって、ワイヤが短くなり、抵抗が軽減さ
れて高周波特性が良好となる。例えば出力ゲインが大き
くなる。
【0039】(f)前記多層配線基板の所望部分には、
所望の誘電体層から最下層の誘電体層まで貫通延在する
サーマルビィアが設けられている。したがって、熱放散
性が高くなり、安定した電気特性が得られる。
【0040】(g)前記サーマルビィアの上には半導体
チップが位置している。したがって、半導体チップで発
熱した熱は速やかに外部に放散され、電界効果トランジ
スタが安定動作する。
【0041】(h)前記多層配線基板の裏面の電極端子
において、グランド電極端子はその表面が実装用接合材
に濡れないレジスト膜で部分的に覆われて相互に独立し
た複数の電極端子となっている。したがって、各電極端
子に均一に実装用接合材が濡れるため、各電極端子は確
実に実装用接合材を介して実装基板に固定される。
【0042】(i)前記多層配線基板の裏面の電極端子
の配列間隔は同一ピッチとなっている。したがって、各
電極端子は実装用接合材の片寄りもなく実装用接合材の
ブリッジ等の不良も発生しなくなる。また、実装のセル
フアライン化も可能となる。
【0043】(j)前記多層配線基板の裏面の電極端子
のうち、少なくともグランド電極以外の電極端子は多層
配線基板の側面の上下に延在する端面スルーホール端子
を介して各層の配線に接続されている。すなわち、高周
波パワーモジュールはLCC(リードレス・チップ・キ
ャリア)構造となり、小型化が達成できる。
【0044】(k)前記多層配線基板は低温焼成多層セ
ラミック基板となることから、配線は融点の低い銀系金
属(Ag−Pt)からなる高導電性金属で形成できるた
め、抵抗の低減から高周波特性が良好となる。すなわ
ち、出力ゲインの向上を図ることができる。
【0045】前記(2)の手段によれば、キャップは多
層配線基板に設けた窪みにフックを介して着脱自在に取
り付けられていることから、多層配線基板へのキャップ
の着脱が容易である。
【0046】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0047】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。
【0048】図1乃至図9は本発明の一実施形態である
高周波パワーモジュールに係わる図であり、図1は高周
波パワーモジュールの外観を示す斜視図、図2は高周波
パワーモジュールの断面図、図3はキャップを取り外し
た高周波パワーモジュールを示す平面図、図4は高周波
パワーモジュールを構成する多層配線基板の構造を示す
一部の斜視図、図5は前記多層配線基板の表面、すなわ
ち上段誘電体層の露出面に形成される配線パターン(第
1層配線)を示す平面図、図6は前記多層配線基板の上
段誘電体層と中段誘電体層との間に形成される配線パタ
ーン(第2層配線)を示す平面図、図7は前記多層配線
基板の中段誘電体層と下段誘電体層との間に形成される
配線パターン(第3層配線)を示す平面図、図8は前記
多層配線基板の裏面、すなわち下段誘電体層の露出面に
形成される配線パターン(第4層配線)を示す底面図、
図9は前記多層配線基板におけるグランド配線となる第
2層配線および第4層配線の一部を示す平面図である。
【0049】本実施形態の混成集積回路装置(高周波パ
ワーモジュール)1は、図1に示すように、板状の多層
配線基板2と、この多層配線基板2の主面(上面)に被
せるように半田3(例えば、Pb/Sn=95/5の高
温半田)を介して固定されたキャップ4とからなり、外
観的には、偏平な矩形体となっている。高周波パワーモ
ジュール1は、例えば、幅8mm,長さ12.3mm,
高さ2.5mmとなり、従来のE型の高周波パワーモジ
ュールの幅22mm,奥行き12mm,高さ3.7mm
に比較して大幅に小型となる。
【0050】また、図8の多層配線基板2の底面図に示
すように、前記多層配線基板2の裏面には、複数の電極
端子(外部端子)5が設けられている。電極端子5は多
層配線基板2の両側にそれぞれ設けられ、多層配線基板
2の長手方向に沿って一定ピッチで並び、一側(図中上
側)では左から右に向かって入力端子(Pin)6,グラ
ンド端子(GND)7,グランド端子(GND)8,ゲ
インコントロール端子(Vapc )9となる。また、他側
(図中下側)では左から右に向かって出力端子(P
out )10,グランド端子(GND)11,グランド端
子(GND)12,電源端子(Vdd)13となる。
【0051】前記入力端子6,ゲインコントロール端子
9,出力端子10,電源端子13に対応する多層配線基
板2の側面には、多層配線基板2の表面から裏面に至る
部分に端面スルーホール14が設けられている。これ
は、高周波パワーモジュール1を実装基板に実装する
際、各電極端子が多層配線基板2の裏面の電極部分と側
面の端面スルーホール20部分で接続されて実装される
ことになり、確実な実装が行える。
【0052】以上のことから、本実施形態の高周波パワ
ーモジュール1は、混成集積回路装置ではあるが、単体
の半導体チップをパッケージ内に組み込んだLCC構造
となり、製品の小型化が達成できる。
【0053】一方、図8において4つのグランド端子
(GND)7,8,11,12を区画するように延在す
るハッチング部分は、高周波パワーモジュール1を実装
基板に実装する際使用される実装用接合材に濡れない材
料で形成されたレジスト膜14である。例えば、高周波
パワーモジュール1は半田によって実装基板に実装され
ることから、前記レジスト膜14は厚さ20μm前後の
ソルダーレジスト膜となる。
【0054】前記レジスト膜14はグランド配線を覆う
ように設けられている。したがって、多層配線基板2の
裏面には、前記4つのグランド端子(GND)7,8,
11,12が延在する領域と、レジスト膜14とによっ
て覆われる領域に亘って一体となるグランド(GND)
配線15が延在することになる。これは、後述するが、
信号配線および電源配線等を上下で誘電体層を介してグ
ランド配線で挟む所謂ストリップライン構造とし、電気
・電磁的なシールドを行うためである。
【0055】また、前記一体のグランド配線15をレジ
スト膜14で部分的に覆い、独立した複数のグランド端
子7,8,11,12とすることは、各電極端子の面積
差を余り大きくしないことにある。すなわち、高周波パ
ワーモジュール1を半田実装した場合、各電極端子の面
積差が極端に大きいと、半田の表面張力によって広い面
積部分での高周波パワーモジュール1の浮き上がり高さ
が大きくなり、四方に設けられた小面積部分では、一部
で接合不良が発生するおそれがある。そこで、本実施形
態では、各電極端子の面積比率は最大でも2倍程度とし
てある。
【0056】また、一列に並ぶ電極端子において各電極
端子を等しいピッチで配列することによって、セルフア
ライメントを促進する。また、半田ブリッジ等の実装不
良も防止できる。
【0057】また、図8において示す小丸は、高周波パ
ワーモジュール1内で発生した熱を外部に伝達するサー
マルビィア16であり、同図では一部のみを示してあ
る。サーマルビィア16は、サーマルビィアホールに熱
伝導性の良好な金属を充填した構造となっている。サー
マルビィア16は、例えば発熱量の大きい能動部品であ
る半導体チップの下部に設けられている。
【0058】高周波パワーモジュール1を構成するキャ
ップ4は、例えば金属板を成形して周壁を形成した構造
となり、両端の端面壁21で多層配線基板2の両端を覆
い、両側の側壁22から突出する接続片23で多層配線
基板2の側面と重なり、半田3を介して多層配線基板2
に固定されている。また、側壁22の一部は開口されて
いる。キャップ4は厚さ0.1mmとなり、例えばメッ
キレスの洋白、あるいはニッケルメッキを施したリン青
銅で形成されている。
【0059】多層配線基板2は、図2および図4に示す
ように、上段誘電体層(上段誘電体板)25,中段誘電
体層(中段誘電体板)26,下段誘電体層(下段誘電体
板)27と誘電体層(誘電体板)を3段に重ねた構造と
なっている。
【0060】また、上段誘電体層25の上面(露出面)
には、図5に示すような配線パターン(第1層配線3
0)が設けられている。また、前記上段誘電体層25と
中段誘電体層26との間には図6に示すような配線パタ
ーン(第2層配線31)がモジュール設けられ、前記中
段誘電体層26と下段誘電体層27との間には図7に示
すような配線パターン(第3層配線32)が設けられ、
下段誘電体層27の裏面(露出面)には図8に示すよう
な配線パターン(第4層配線33)が設けられている。
【0061】多層配線基板2は、例えば、ガラスセラミ
ックスを積層させた低温焼成多層配線基板からなり、配
線は高導電性金属、例えば銀系金属を使用している。す
なわち、外層配線はAg−Ptを使用し、内装配線はA
gを使用している。低温焼成は600℃程度となり、融
点の低いAgの使用が可能となる。Agは抵抗値が低い
高導電性金属となるため、高周波特性の向上が達成でき
る。
【0062】図5乃至図8において、35は信号配線、
36は電源配線、15はグランド配線である。これによ
り、中段誘電体層26と下段誘電体層27との間の第3
層配線32は、中段誘電体層26上の第2層配線31と
下段誘電体層27の下の第4層配線33がいずれもグラ
ンド配線15となることから、ストリップライン構造と
なる。また、上段誘電体層25上の第1層配線30は上
段誘電体層25の下面にグランド配線15となる第2層
配線31が設けられていることから、マイクロストリッ
プライン構造となる。
【0063】内層の信号配線は上下を誘電体層を介して
挟まれることから、電気・電磁的シールドが可能とな
り、高周波特性が安定する。
【0064】また、上段誘電体層25と中段誘電体層2
6との間のグランド配線15は、図9に示すように、編
み目(メッシュ)構造となっている。このため、編み目
部分55には、上段誘電体層25と中段誘電体層26の
誘電体層が入り込み、グランド配線の上下の誘電体層の
接合強度が高くなり、剥がれ難い多層配線基板2とな
る。
【0065】前記第1層配線30,第2層配線31,第
3層配線32,第4層配線33の各配線は10〜20μ
m程度の厚さとなっている。そして、多層配線基板2全
体の厚さは、例えば0.9mmとなる。
【0066】一方、第1層配線30,第2層配線31,
第3層配線32,第4層配線33の各配線は、図2およ
び図4に示すように、所望の誘電体層から所望の深さの
誘電体層まで貫通延在するブラインド型ビィア40や最
上段の誘電体層から最下段の誘電体層まで貫通延在する
貫通型ビィア41、さらには所望の誘電体層から最下段
の誘電体層まで貫通延在するサーマルビィア16によっ
て電気的に接続されている。これらブラインド型ビィア
40,貫通型ビィア41およびサーマルビィア16はビ
ィアホールにAgを充填させた構造となっている。
【0067】また、3枚の重なる上段誘電体層25,中
段誘電体層26,下段誘電体層27の両側面にも、半円
弧断面の端面スルーホール20が設けられ、下段誘電体
層27の第4層配線33で形成される各外部端子5(入
力端子6、グランド端子7,811,12、ゲインコン
トロール端子9、出力端子10、電源端子13)に接続
されている。
【0068】前記上段誘電体層25には、図2乃至図5
に示すように、矩形の窪み42,43が設けられ、これ
ら窪み42,43の底には半導体チップ44,45が固
定されている。窪み42,43によって、半導体チップ
44,45の図示しない上面の電極面と、配線面の高さ
は略同じ高さとなる。このため、半導体チップ44,4
5の電極と配線とを接続する導電性のワイヤ46はその
張り高さ(ループ)を低く形成できるため、短い長さで
配線と半導体チップの電極を接続できることになり、抵
抗の低減から高周波特性の向上が達成できる。例えば出
力ゲインの向上を達成することができる。
【0069】前記半導体チップ45は、図2および図4
に示すように、グランド配線15となる第2層配線31
に銀ペースト等の接合材47を使用して固定される。ま
た、半導体チップ44,45が固定される部分には、多
数のサーマルビィア16が設けられ、半導体チップ4
4,45から発生する熱を速やかに外部に伝達するよう
になっている。熱は、多層配線基板2の裏面のグランド
配線15およびレジスト膜14を介して実装基板に放熱
される。したがって、半導体チップ44,45は安定し
た動作を行う。
【0070】多層配線基板2の表面には、図2乃至図4
に示すように、能動部品としてツェナーダイオード(Z
D)50が搭載されている。また、受動部品としてはチ
ップ型の抵抗(R1 〜R6 )51、チップ型のコンデン
サ(C1 〜C9 )52,コンデンサ(バイパスコンデン
サ)53が搭載されている。
【0071】また、図2および図3に示すように、半導
体チップ44,45、ワイヤ46、一部の抵抗51,コ
ンデンサ52,コンデンサ53等は、耐湿性向上のため
にレジン54によって被覆されている。
【0072】なお、本実施形態では内層の配線は修正で
きない。このため、線路特性を測定した後、線路特性に
合った各部品(抵抗,コンデンサ等)を選択して組み込
むことによって所望の電気特性を得ることができる。
【0073】本実施形態では、電界効果トランジスタを
2段に組み込んで、800〜1000MHzとなる携帯
電話用の高周波パワーモジュールとなる。
【0074】本実施形態の高周波パワーモジュールは以
下の効果を有する。
【0075】(1)高周波パワーモジュールは、電界効
果トランジスタ等の能動部品や受動部品を主面に搭載し
た多層配線基板2と、この多層配線基板2の主面側に固
定されたキャップ4とによって形成された矩形体構造と
なっていることから、従来のようにパッケージからリー
ドを突出させたり、取付用フィンを突出させないため小
型となる。特に長くリードを突出させないため、実装面
積の大幅な縮小が達成できる。実装の場合、E型の場
合、実装面積は20mm×14.35mmとなるが、本
実施形態の場合は12.3mm×8mmと大幅に小さく
なる。
【0076】(2)多層配線基板2ストリップライン構
造にマイクロストリップライン構造を積み重ねた構造と
なるため、伝送線路(信号配線等)の長さを長くとって
も、伝送線路は2段に設けられるため、多層配線基板の
大きさは小さくでき、高周波パワーモジュールの小型化
が達成できる。
【0077】(3)誘電体層間に設けられた信号配線は
その上下を誘電体層を介してグランド配線で挟まれる構
造となることから、電気・電磁的シールドがなされ、高
周波特性が安定する。
【0078】(4)内層のグランド配線は編み目構造と
なっていることから、編み目部分には誘電体層が入り込
み、グランド配線の上下の誘電体層の接合強度が高くな
り、剥がれ難い多層配線基板となる。したがって、耐湿
性に優れた高周波パワーモジュールとなる。
【0079】(5)能動部品において、半導体チップ4
4,45は多層配線基板2の主面に設けられた窪み4
2,43に固定され、半導体チップの電極面と多層配線
基板の配線面の高さは略同一高さとなり、前記半導体チ
ップの電極と前記配線を接続する前記ワイヤ46は略直
線状に延在している。したがって、ワイヤが短くなり、
抵抗が軽減されて高周波特性が良好となる。例えば出力
ゲインが大きくなる。
【0080】(6)多層配線基板2の所望部分には、所
望の誘電体層から最下層の誘電体層まで貫通延在するサ
ーマルビィア16が設けられている。したがって、熱放
散性が高くなり、安定した電気特性が得られる。
【0081】(7)サーマルビィア16の上には半導体
チップ44,45が位置している。したがって、半導体
チップ44,45で発熱した熱は速やかに外部に放散さ
れ、電界効果トランジスタが安定動作する。
【0082】(8)多層配線基板2裏面の電極端子5に
おいて、グランド配線15はその表面が実装用接合材に
濡れないレジスト膜14で部分的に覆われて相互に独立
した複数のグランド端子7,8,11,12となってい
る。したがって、各電極端子5に均一に実装用接合材が
濡れるため、各電極端子5は確実に実装用接合材を介し
て実装基板に固定される。
【0083】(9)多層配線基板2の裏面の電極端子5
の配列間隔は同一ピッチとなっている。したがって、各
電極端子5は実装用接合材の片寄りもなく実装用接合材
のブリッジ等の不良も発生しなくなる。また、実装のセ
ルフアライン化も可能となる。
【0084】(10)多層配線基板2の裏面の電極端子
5のうち、少なくともグランド端子7,8,11,12
以外の電極端子は、多層配線基板2の側面の上下に延在
する端面スルーホール20を介して各層の配線に接続さ
れている。すなわち、高周波パワーモジュールはLCC
(リードレス・チップ・キャリア)構造となり、小型化
が達成できる。
【0085】(11)多層配線基板2は低温焼成多層セ
ラミック基板となることから、配線は融点の低い銀系金
属(Ag−Pt)からなる高導電性金属で形成できるた
め、抵抗の低減から高周波特性が良好となる。すなわ
ち、出力ゲインの向上を図ることができる。
【0086】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない、たとえ
ば、図10に示すように、キャップ4は、多層配線基板
2に設けた窪み60の縁にフック61を介して着脱自在
に取り付ける構造とすれば、多層配線基板2へのキャッ
プ4の着脱が容易となる。
【0087】また、前記実施形態では、多層配線基板2
は多層配線構造となっていることから、誘電体層の厚さ
をさらに薄くでき、容量の増大を図ることができる。ま
た、多層配線基板2となることから、信号配線の長さも
さらに長くできるため、特性インピーダンスの増大を図
ることも可能である。この場合、酸化チタンやチタン酸
バリウム等誘電率の高い材料を誘電体層(誘電体板)と
して使用すれば、容量の増大はさらに高くなる。
【0088】また、前記多層配線基板2は、ガラスセラ
ミック以外の配線基板材料を用いて形成できる。
【0089】また、低温焼成多層配線基板の場合、高導
電性金属による配線としては、金や銅を使用できる。
【0090】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である高周波
パワーモジュールに適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではない。本発明は少なくとも混
成集積回路装置には適用できる。
【0091】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【0092】(1)高周波パワーモジュールは、LCC
構造となるため小型となる。また、配線基板は多層配線
基板となるため、信号配線は各段に形成できるため所定
の長さを得ることができ、配線基板の大きさも小さくで
き、パッケージの大きさを小さくできる。これらによっ
て高周波パワーモジュールの小型化,実装面積の縮小化
が達成できる。
【0093】(2)高周波パワーモジュールは低温焼成
多層配線基板を使用するため、高導電性金属で配線を形
成できること、内層の信号配線はストリップライン構造
となることから電気・電磁的にシールドされること、半
導体チップで発生した熱はサーマルビィアによって速や
かにパッケージ外に放熱されること等によって高周波特
性の向上が達成できる。
【0094】(3)多層配線基板の裏面に電極端子を設
けるとともに、多層配線基板をキャップで覆うことによ
高周波パワーモジュールを形成していることから、部品
点数が少なくなり、組立工数の低減,材料費の低減から
製造コストの低減が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である高周波パワーモジュ
ールの外観を示す斜視図である。
【図2】本実施形態の高周波パワーモジュールの断面図
である。
【図3】本実施形態のキャップを取り外した高周波パワ
ーモジュールを示す平面図である。
【図4】本実施形態の高周波パワーモジュールにおける
多層配線基板の構造を示す一部の斜視図である。
【図5】本実施形態の高周波パワーモジュールにおける
多層配線基板の表面、すなわち上段誘電体層の露出面に
形成される配線パターン(第1層配線)を示す平面図で
ある。
【図6】本実施形態の高周波パワーモジュールにおける
多層配線基板の上段誘電体層と中段誘電体層との間に形
成される配線パターン(第2層配線)を示す平面図であ
る。
【図7】本実施形態の高周波パワーモジュールにおける
多層配線基板の中段誘電体層と下段誘電体層との間に形
成される配線パターン(第3層配線)を示す平面図であ
る。
【図8】本実施形態の高周波パワーモジュールにおける
多層配線基板の裏面、すなわち下段誘電体層の露出面に
形成される配線パターン(第4層配線)を示す底面図で
ある。
【図9】本実施形態の高周波パワーモジュールにおける
グランド配線となる第2層配線および第4層配線の一部
を示す平面図である。
【図10】本発明の他の実施形態である高周波パワーモ
ジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
1…混成集積回路装置(高周波パワーモジュール)、2
…多層配線基板、3…半田、4…キャップ、5…電極端
子(外部端子)、6…入力端子(Pin)、7…グランド
端子(GND)、8…グランド端子(GND)、9…ゲ
インコントロール端子(Vapc )、10…出力端子(P
out )、11,12…グランド端子(GND)、13…
電源端子(Vdd)、14…レジスト膜、15…グランド
配線、16…サーマルビィア、20…端面スルーホー
ル、21…端面壁、22…側壁、23…接続片、25…
上段誘電体層、26…中段誘電体層、27…下段誘電体
層、30…第1層配線、31…第2層配線、32…第3
層配線、33…第4層配線、35…信号配線、36…電
源配線、40…ブラインド型ビィア、41…貫通型ビィ
ア、42,43…窪み、44,45…半導体チップ、4
6…ワイヤ、47…接合材、50…ツェナーダイオー
ド、51…抵抗、52…コンデンサ、53…コンデン
サ、54…レジン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 恒雄 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 布川 康弘 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 神代 岩道 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 安達 徹朗 埼玉県入間郡毛呂山町大字旭台15番地 日 立東部セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 須藤 一雄 埼玉県入間郡毛呂山町大字旭台15番地 日 立東部セミコンダクタ株式会社内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多層配線基板と、前記多層配線基板の主
    面に搭載される少なくとも一つ以上の能動部品および受
    動部品と、前記能動部品の電極と前記多層配線基板の配
    線とを接続する導電性のワイヤと、前記多層配線基板の
    主面を覆うように多層配線基板に固定されるキャップ
    と、前記多層配線基板の裏面に設けられた前記多層配線
    の複数の電極端子とを有することを特徴とする混成集積
    回路装置。
  2. 【請求項2】 前記多層配線基板は配線を介在させて誘
    電体層を多段に積み重ねた構造となるとともに、前記誘
    電体層間に設けられた信号配線はその上下を誘電体層を
    介してグランド配線で挟まれるストリップライン構造と
    なっていることを特徴とする請求項1記載の混成集積回
    路装置。
  3. 【請求項3】 前記グランド配線は編み目構造となって
    いることを特徴とする請求項2記載の混成集積回路装
    置。
  4. 【請求項4】 前記能動部品において半導体チップは前
    記多層配線基板の主面に設けられた窪みに固定され、前
    記半導体チップの電極面と前記多層配線基板の配線面の
    高さは略同一高さとなり、前記半導体チップの電極と前
    記配線を接続する前記ワイヤは略直線状に延在している
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項
    記載の混成集積回路装置。
  5. 【請求項5】 前記多層配線基板の所望部分には、所望
    の誘電体層から最下層の誘電体層まで貫通延在するサー
    マルビィアが設けられていることを特徴とする請求項1
    乃至請求項4のいずれか1項記載の混成集積回路装置。
  6. 【請求項6】 前記サーマルビィアの上には半導体チッ
    プが位置していることを特徴とする請求項5記載の混成
    集積回路装置。
  7. 【請求項7】 前記多層配線基板の裏面の電極端子にお
    いて、グランド電極端子はその表面が実装用接合材に濡
    れないレジスト膜で部分的に覆われて相互に独立した複
    数の電極端子となっていることを特徴とする請求項1乃
    至請求項6のいずれか1項記載の混成集積回路装置。
  8. 【請求項8】 前記多層配線基板の裏面の電極端子の配
    列間隔は同一ピッチとなっていることを特徴とする請求
    項7記載の混成集積回路装置。
  9. 【請求項9】 前記多層配線基板の裏面の電極端子のう
    ち、少なくともグランド電極以外の電極端子は多層配線
    基板の側面の上下に延在する端面スルーホール端子を介
    して各層の配線に接続されていることを特徴とする請求
    項1乃至請求項8のいずれか1項記載の混成集積回路装
    置。
  10. 【請求項10】 前記多層配線基板は低温焼成多層セラ
    ミック基板となり、配線は高導電性金属で形成されてい
    ることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1
    項記載の混成集積回路装置。
  11. 【請求項11】 前記配線は銀系金属で形成されている
    ことを特徴とする請求項10記載の混成集積回路装置。
  12. 【請求項12】 前記キャップは多層配線基板に設けた
    窪みにフックを介して着脱自在に取り付けられているこ
    とを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項
    記載の混成集積回路装置。
  13. 【請求項13】 前記多層配線基板には電界効果トラン
    ジスタを構成する半導体チップが多段に接続配置されて
    高周波パワーモジュールを構成していることを特徴とす
    る請求項1乃至請求項12のいずれか1項記載の混成集
    積回路装置。
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