TWI336935B - - Google Patents

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Description

1336935 ·' ' (1) . 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種半導體封裝之安裝裝置，特別 於對微波帶之高頻用放大裝置安裝功率放大用半導體 用之封裝的裝置。 【先前技術】 伴隨著衛星通訊領域等近年來的通訊大容量化， 功率放大用半導體元件的高輸出化提高要求。目前泊 帶（12〜15GHz)應用方面於100W、C帶（4〜8GHz)中其 已超過500W。但是，對於超出此範圍以上的高輸出 言其重點在於如何將在功率放大用半導體元件上所產 熱予以有效地散熱。此高輸出化從今以後已有更加增 傾向，半導體裝置之散熱也因此成爲其課題。 傳統的安裝裝置，係如第1圖所示般，功率放大 導體元件封裝41與其他電子零件43共同被安裝在組 水冷或氣冷裝置的系統框體42之基底基板上且一體 熱。如上面所述般，由於來自功率放大用半導體元件 熱會變大所以其周邊電子零件也會暴露於高溫中，而 對被安裝於周邊的電子零件之特性帶來不良影響。在 的安裝方法中，由於功率放大用半導體元件封裝的散 是與系統框體成爲一體，所以對於散熱不具有設計自 而會造成問題。因而’產生必須採用與系統框體獨立 冷卻功率半導體的安裝裝置。 是關 元件 已對 :Ku 輸出 化而 生的 大的 用半 入有 被散 的發 且會 目前 熱面 由度 並可 S ) -4- (3) . (3) .1336935 體元件之周圍的框架、及氣密地覆蓋被此框架所包圍之空 間的蓋體，且以前述散熱基底面相對於前述蓋體配置在上 方的方式收納在前述框體上所形成的凹部內；同時前述冷 卻機構，係設置在被配置於前述凹部外側的散熱基底面上 〇 如果依據本發明的半導體封裝之安裝裝置，則藉由將 功率半導體之發熱面與系統框體形成獨立，即可設計出具 有自由度之獨立的散熱系統。藉此就不會損害高頻下的電 氣特性’而可容易設計具有散熱特性優之安裝裝置的系統 。又’藉由發熱面與系統框體成爲獨立，即可抑制熱傳到 周邊電子零件上，又在使用熱導管作爲冷卻機構的情況， 由於發熱面成爲框體上面且可將熱導管之散熱面配置在上 方而將受熱面配置在下方’所以可有效發揮其效果的功能 【實施方式】 以下就本發明的實施形態加以詳細說明。第2圖係顯 示用於本發明一實施形態的半導體封裝之安裝裝置的剖面 圖。 系統框體11係爲由一兼有形成高頻接地的導體及形 成散熱面的散熱體之塊體所構成的系統框體，其可使用熱 傳導率佳的Cu(銅）、A1(鋁）等之廉價材料。在此系統框體 11上’於其一部分形成有凹部12，而在此內部收納有功 率放大用半導體元件的封裝13使之上下反轉而做覆面 -6- (4) (4)1336935 (flip)安裝。亦即’對於封裝13而言，雖然在兼有高頻接 地導體的散熱用金屬基底面上安裝有功率放大用半導體元 件’但是對於系統框體11的凹部12而言，則是以封裝13 的散熱用金屬基底20之底面變成爲上方，而本體位於凹 部12內的方式所安裝。在封裝13的散熱用金屬基底20 之底面上’設置與系統框體11熱獨立的冷卻機構14。冷 卻機構14係由散熱片15、熱導管16及埋設有此熱導管 16的銅塊16’所構成。又在此系統框體11上同時安裝有其 他電子零件1 7。 第3圖係顯示使用於本發明一實施形態的半導體元件 安裝用的封裝13之構成的局部缺口立體圖。此封裝13, 係在經鍍金後的Cu(銅）等散熱用金屬基底20上安裝有功 率放大用半導體晶片2 1、輸出側匹配電路22、或是未圖 示的輸入側匹配電路等，輸入側匹配電路或是輸出側匹配 電路22，係分別連接在饋通型（feed through type)的輸出 入端子23、24上。功率放大用半導體晶片21，爲了確保 其可靠度而可利用框架 25及蓋 26進行氣密性密封 (hermetic Seal)。爲了將此封裝13固定在系統框體11上 而使固定凸緣27與散熱用金屬基底20形成一體。在此固 定凸緣27上形成有螺釘固定用的半圓形缺口部28。藉由 在此部分上以螺釘18來固定該固定凸緣27即可確保系統 框體Π的高頻接地與散熱。 如此地安裝有功率放大用半導體晶片2 1、輸出側匹配 電路22等的封裝13，係如第2圖所示般，在形成於系統 (5) (5)1336935 框體11的凹部12內將封裝13以保持其輸出入方向之狀 態做上下反轉並進行覆面安裝。此時，封裝1 3，係在形成 於固定用凸緣27的半圓形缺口部28透過螺釘18而固定 在系統框體1 1上。 此時位於封裝下面的蓋26係以間隙而設置俾其不會 接觸到凹部12之底面19。如果位於封裝下面的蓋26接觸 到凹部1 2之底面1 9的話則在凹部1 2之上端以螺釘固定 封裝13的散熱用金屬基底20時，會發生螺釘18無法完 全鎖緊之虞。在螺釘18無法完全鎖緊的情況，則兩者會 造成電氣不完全導通，而包含凹部12在內的系統框體11 就無法維持以封裝13的散熱用金屬基底20爲基準的高頻 接地電位，且會對整體的特性帶來不良影響。因此，凹部 12的深度有必要形成比距離封裝13的散熱用金屬基底20 之下面的高度還稍微大。亦可在此間隙內插入具有散熱效 果的油膏或凝膠狀彈性體等。此是因爲位於封裝1 3之散 熱面的散熱用金屬基底20會變成爲向上，所以其可在此 處設置與系統框體11熱獨立的冷卻機構14之故。 此冷卻機構1 4，係如前面所述般，其爲與系統框體 1 1熱獨立的冷卻機構。亦即，此冷卻機構1 4，並非只能 從系統框體11做熱隔離，其亦可藉由冷卻機構14設置在 上部而提高散熱效果。散熱片15之熱可轉換成空氣之熱 而可上升，其在以熱對流爲原理的熱導管16方面更可期 待散熱效果的提高。 如上面所述般，在此系統框體Π上又安裝有分波器 -8- (7) (7)1336935 。藉此就不會損害高頻下的電氣特性，而可容易設計具有 散熱特性優之安裝裝置的系統。又，藉由發熱面與系統框 體成爲獨立，而可抑制熱傳至周邊電子零件，又在使用熱 導管作爲冷卻機構的情況，由於發熱面變成爲框體上面所 以可使其效果有效發揮功能。 另外，本發明並非直接被限定於前述實施形態，而是 只要在實施階段不脫離其要旨的範圍內均可具體化。例如 ，作爲將半導體封裝固定在系統框體上的方法，亦可使用 其他適當的固定方法來取代螺釘固定，例如利用銲接來固 定。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示傳統半導體裝置之安裝裝置的剖面圖。 第2圖係顯示用於本發明一實施形態的半導體封裝之 安裝裝置的剖面圖。 第3圖係顯示使用於本發明一實施形態的半導體封裝 之構成的立體圖。 第4圖係顯示用於第1圖所示半導體裝置之安裝裝置 的封裝之高頻接地與框體接地間的連接狀態，（a)爲側視圖 ，（b)爲平面圖。 【主要元件符號說明】 1 1 :系統框體 12 :凹部 -10- (8) (8)1336935 13 :封裝 1 4 :冷卻機構 15 :散熱片 16 :熱導管 1 6’ ：銅塊 1 7 :其他電子零件 1 8 :螺釘 19 :凹部12之底面 20:散熱用金屬基底 2 1 :功率放大用半導體晶片 2 2 :輸出側匹配電路 2 3 :輸入端子 24 :輸出端子 25 :框架 26 :蓋 27 :固定用凸緣 28:半圓形缺口部 3 4 :微波傳輸線路 35 :連接導體 3 6 :絕緣體層 41 :功率放大用半導體元件封包 42 :系統框體 43 :其他電子零件
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Claims (1)

  1. I336935 抑4〇·#%修正替換頁 十、申請專利範圍 . 第096 1 08 040號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國99年10月26曰修正 1. 一種半導體封裝之安裝裝置，其特徵爲，具備： 框體’具有凹部；及 半導體封裝，具有基底及在該基底的其中一方的面上 具有半導體元件，且將此半導體元件朝向前述凹部側而安 裝在前述框體上；及 冷卻機構，設在前述基底的另一方的面上即前述框體 外側上。 2 ·如申請專利範圍第1項所記載的半導體封裝之安裝 裝置’其中前述半導體封裝，係在前述基底的端部，以螺 釘固定在前述框體上。 3 ·如申請專利範圍第1項所記載的半導體封裝之安裝 裝置’其中，前述半導體封裝係設成，於前述凹部內，與 前述框體之間產生間隙。 4 ·如申請專利範圍第1項所記載的半導體封裝之安裝 裝置’其中，前述冷卻機構包含散熱片、及熱導管。 5 .如申請專利範圍第1項所記載的半導體封裝之安裝 裝置’其中，前述基底具備高頻接地功能，前述半導體封 裝更具有用以包圍前述半導體元件的框架、及用以覆蓋該 框架所包圍住之空間的蓋體。 1336935 · C 9.^10^ b 6·如申請專利範圍第5項所記載的半導體封裝之安裝 裝置，其中，前述半導體封裝的前述基底與前述框體係利 用接地連接導體所連接，藉此來相互連接前述半導體封裝 的高頻接地與前述框體的高頻接地。 7.如申請專利範圍第6項所記載的半導體封裝之安裝 裝置，其中前述半導體封裝，更具有連接到前述半導體元 件的輸入側匹配電路、輸出側匹配電路、連接到前述輸入 側匹配電路的輸入端子、及連接到前述輸出側匹配電路的 輸出端子； 前述框體，更具有透過絕緣層而形成在前述凹部周圍 的微波傳輸線路； 前述接地連接導體的一端，係連接在藉由去除前述絕 緣層而露出的前述框體之表面上。
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