TWI447865B - 實裝電路基板 - Google Patents

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TWI447865B TW099121002A TW99121002A TWI447865B TW I447865 B TWI447865 B TW I447865B TW 099121002 A TW099121002 A TW 099121002A TW 99121002 A TW99121002 A TW 99121002A TW I447865 B TWI447865 B TW I447865B
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Description

實裝電路基板
本發明係有關於實裝電路基板，且特別有關於實裝有高頻半導體裝置的實裝電路基板。
以往，例如以下的專利文獻揭露了各種高頻領域的技術。在高頻領域，半導體裝置的操作頻率會帶給該裝置的電子特性相當大的影響，因此產生了各種的問題。為了解決這些問題，下面列舉的文獻中所包含的各種技術被人們持續研究。例如在專利文獻1中揭露了有關半導體元件封裝形狀的技術，專利文獻2中揭露了有關半導體晶片實裝方法的技術，專利文獻3中揭露了有關高頻電路的整合電路技術。
[習知技術文獻]
[專利文獻1]特開平8-139107號公報
[專利文獻2]特開平6-61365號公報
[專利文獻3]特開平1-273404號公報
高頻半導體裝置實際使用於產品時，通常實裝於實裝電路基板上。實裝電路基板的組成在許多的情況下是因應要實裝的半導體裝置的規格來決定其具體的組成(例如配線圖案)。
隨著操作頻率的增加，而有高頻半導體裝置的功率增益下降的問題。關於這一點，本案的發明人發現在改善高頻半導體裝置的高頻特性上，實裝電路基板的組成仍然有改善的空間。
本發明係用來解決上述的問題，而以提供一種具備能夠改善功率增益特性的組成的高頻半導體裝置用實裝電路基板為目的。
為了達成上述目的，本案第1發明為一種實裝電路基板，包括：一基板本體，具有一表面，該表面上具有實裝有高頻半導體裝置的一實裝領域；一閘極用配線，在該基板本體的該實裝領域內具有一接續部，並且於該接續部與該高頻半導體裝置的閘極電極電性連接；以及一汲極用配線，具有設置於該基板本體的該實裝領域內且與該閘極用配線的該接續部端間隔既定距離的一接續部，並且於該接續部與該高頻半導體裝置的汲極電極電性連接，其中該閘極用配線的該接續部與該汲極用配線的該接續部之間具有一電容值，該電容值的大小足以與該高頻半導體裝置內部的LC成分共振，使得讓該高頻半導體裝置的功率增益對頻率曲線在該高頻半導體裝置的使用頻帶內隆起。
根據本發明，藉由著手於實裝電路基板組成上，能夠利用閘極用配線與汲極用配線之間電容與高頻半導體裝置內部LC成分的共振，享受功率增益改善的效果。
 實施例1
第1圖係根據本發明實施例1的實裝電路基板10與實裝於該基板的半導體裝置30的立體圖。本導體裝置30是以包含場效電晶體(Field Effect Transistor：FET)在其內部的半導體封裝所構成的裝置，並且是在高頻帶使用的高頻半導體裝置。實裝電路基板10是實裝半導體裝置30的高頻半導體用實裝電路基板。實裝電路基板10具備閘極用配線12、汲極用配線14及源極用配線16。這些配線分別連接半導體裝置30的閘極電極20、汲極電極24、源極電極22、23。將半導體裝置30的閘極電極視為輸入電極，汲極電極視為輸出電極的情況下，閘極用配線12成為輸入配線，汲極用配線14成為輸出配線。
第2圖係根據本發明實施例1透視半導體裝置30後顯示實裝電路基板10的表面組成平面圖。第2圖的虛線32概略地顯示承載半導體裝置30的區域。以下，為了方便，將此虛線32內部的區域稱為「實裝領域32」。而且實裝領域32的內部，圖示出透視半導體裝置30後，半導體裝置30的閘極電極20、源極電極22、23及汲極電極24。
以下說明實施例1的實裝電路基板10所具有的組成特徵及該組成所達成的效果。以下的說明為了方便，除了第1圖至第3圖外，也會一邊參照第8圖及第9圖所示的比較例210的組成來進行說明。第8圖及第9圖所示的比較例210的組成具備閘極用配線212、源極用配線216、汲極用配線214。比較例210雖然在具備的配線上與實裝電路 基板10相同，但閘極用配線212的端部與汲極用配線214的端部的距離比起實裝電路基板10來得大。第9圖是將第8圖的組成沿著橫切線切斷的剖面圖。然而，半導體裝置30的源極電極20等為了方便起見省略其圖示。第9圖中標示符號160的部位為空洞，其中有空氣存在。
第3圖係用來說明實裝電路基板10達成的效果的圖形。第3圖顯示功率增益S21[dB]的頻率特性(RF特性)。第3圖中分別顯示實施例與比較例(第8圖及第9圖的組成)的特性。如第3圖所示，在比較例210中，操作頻率越高功率增益S21就緩緩減少。另一方面，在實施例1的實裝電路基板10中，高頻帶域的功率增益S21提昇，使得高頻帶域的功率增益特性獲得改善。
根據本案發明人的說法，此特性改善是因為增加基板側的電容所得到的高頻帶功率域增益上升的效果。因此本案發明人著眼於此，利用這個高頻帶域的功率增益上升(隆起)的現象，來獲得特性改善的效果。
此功率增益的上升是起因於半導體裝置30內部的LC成分與實裝電路基板10的配線容量成分共振。在此所謂的「基板側的電容量」是指實裝電路基板10這邊的配線所具有的容量成分。本案發明人由實驗所獲得的見解中，認為儘管也會受到閘極用配線-源極用配線間或汲極用配線-源極用配線間的電容量所影響，但功率增益的上升現象主要是受到閘極用配線-汲極用配線間的電容量所影響。而在此所謂的「半導體裝置的LC成分」是指半導體裝置30的內 部組成(具體來說，例如電晶體、導線、引線等)所具有的電感成分與電容成分。在高頻帶域使用半導體裝置的情況下，此LC成分不可避免地產生。因應半導體裝置30的LC成分，藉由控制實裝電路基板10的基板側電容，能夠在所希望的頻帶刻意地產生出上述的功率增益上升(隆起)效果。因此能夠獲得所希望的功率增益改善效果。而且根據這個方法，即使不改變半導體裝置30側的半導體裝置構造或封裝構造，透過實裝電路基板10的構造變更，就能夠改善特性。
如先前所述，「基板側的電容量」主要是由實裝電路基板10的閘極用配線12及汲極用配線14間的電容量所控制。因此，透過改變閘極用配線12及汲極用配線14的配置，就能將基板側的電容量最佳化至達成功率增益改善的效果的電容值。
在實施例1中，如第1圖所示，藉由延伸閘極用配線12及汲極用配線14使兩者的距離靠近，增加閘極用配線12與汲極用配線14間的電容量。在習知的實裝電路基板中，如比較例210所示，閘極配線及汲極配線的終端位於電極的正下方。實施例1相對於此，閘極用配線12或汲極用配線14被延伸至比半導體裝置30的電極與閘極用配線12或汲極用配線14接觸的部分(第1圖的閘極電極20及汲極電極24的位置)還要長的位置。
特別是如第2圖所示，兩源極用配線對向地配置，夾持住連接閘極用配線與汲極用配線的假想線。在這個實施例的結構中，閘極用配線與汲極用配線間的距離比起相對的兩源極用配線的距離要來得小。
上述的實施例1中，實裝領域32相當於本發明的「實裝領域」，閘極用配線12相當於本發明的「閘極用配線」，汲極用配線14相當於本發明的「汲極用配線」。
在實施例1中，以實裝領域32內配置4條配線的架構的實裝電路基板為前提。然而，本發明並不限於此。實裝電路基板側的配線數目或位置不一定要像第2圖一樣地配置。而各條配線的寬度或形狀也不一定要像第2圖一樣全部整齊劃一。
實施例2
在實施例1當中，藉由延伸閘極用配線12及汲極用配線14使兩者的距離接近，來增加閘極用配線12及汲極用配線14間的電容量。但另一方面，閘極用配線12與汲極用配線14之間的電容量不一定要透過縮小兩者的電極間的距離來增大，也可以透過增加電極對向面積來增大。因此，在實施例2中，藉由增加實施例1結構的閘極用配線12與汲極用配線14間的電極對向面積，更進一步地獲得改善功率增益的效果。
在此所謂的「電極對向面積」相當於當電容量以C=ε‧S/d表示時的面積S，指的是閘極用配線與汲極用配線對向部位的面積(簡單地說是兩配線的側面面積)。在上述的式子中，嚴格來說實裝電路基板10的基板本體的介電係數影響很大，但配線是承載於基板上，因此配線間是空氣。因此，為了簡單起見，介電係數也可以用空氣的介電係數來表示。而實施例2的組成除了閘極用配線與汲極用配線的組成外，其餘皆與實施例1相同。
第4圖係根據本發明實施例2的實裝電路基板50的組成平面圖。如第4圖所示，在實施例2中，閘極用配線52具備一寬廣部53，汲極用配線54具備一寬廣部55。藉此增加電極對向面積，能夠增加閘極用配線12與汲極用配線14之間的電容量。
實施例2中的寬廣部53、55為矩形，但本發明並不限於此。其形狀也可以是朝著端部階段地或連續地增加寬度。
實施例3
第5圖係根據本發明實施例3的實裝電路基板70的組成平面圖。實施例3的實裝電路基板70利用與實施例2不同的方法來確保對向電極的面積。如第5圖所示，在實施例3當中，閘極用配線72與汲極用配線74成為所謂的鉤型。藉由形成這樣的形狀，能夠增大閘極用配線72的側面與汲極用配線74的側面相向的領域。而第5圖的組成結構也可以說是閘極用配線72與汲極用配線74各自具有凸部及凹部。
實施例4
第6圖係根據本發明實施例4的實裝電路基板110的組成平面圖。實施例4的實裝電路基板110使用與實施例2、3不同的方法來確保對向電極的面積。如第6圖所示，在實施例4中，閘極用配線112與汲極用配線114各自具備梳部113及梳部115。像這樣在實施例3中，閘極用配線112與汲極用配線114形成梳狀的齒互相咬合的型狀，也就是所謂叉狀結構。藉由形成這樣的形狀，能夠增大閘極用配線112的側面與汲極用配線114的側面相向的領域。
實施例4的組成中，梳部113及梳部115分別具有兩個凸部，形成兩者彼此咬合的結構。然而本發明並不限於此，也可以是有更多的凹凸部咬合的結構。而本發明的梳部形狀不限於此實施例的矩形凹凸咬合結構，也可以是例如三角形的山谷狀咬合結構或是包含曲線的形狀的咬合結構。這些形狀都能夠增大閘極用配線112的側面與汲極用配線114的側面相向的領域。
實施例5
第7圖係根據本發明實施例5的實裝電路基板150的組成剖面圖。第7圖相當於第2圖～第6圖中被橫切紙面的橫切線切斷實裝電路基板時的剖面。其中為了方便，半導體裝置30的源極電極20省略了圖示。
實施例5的實裝電路基板150使用與實施例2至4不同的方法來確保對向電極面積。如第7圖所示，在實施例5中汲極用配線154在基板內部延伸至閘極用配線152的下方。藉由這樣的形狀，閘極用配線152與汲極用配線154能夠在基板厚度方向互相靠近，進而增大了閘極用配線152與汲極用配線154的電極對向面積。其中標示符號160的部位是空洞，存在有空氣。而實施例5中，閘極用配線152與汲極用配線154夾著實裝電路基板150的基板本體材料相對。因此，在實施例5的結構下，電容算式C=ε‧S/d中的ε是實裝電路基板150的基板本體材料(基材)的介電係數。
特別是在實施例5中，以平面視角觀看實裝電路基板150本體時(第7圖中紙面的上方往下方看的情況)，汲極用配線154會在基板內部延伸至閘極用配線152與汲極用配線154互相重疊的程度。
另外，實施例5的結構也可以與實施例1至4的各結構組合使用。
10、50、70、110、150‧‧‧實裝電路基板
12、52、72、112、152‧‧‧閘極用配線
14、54、74、114、154‧‧‧汲極用配線
16、17‧‧‧源極用配線
20‧‧‧閘極電極
22、23‧‧‧源極電極
24‧‧‧汲極電極
30‧‧‧半導體裝置
32‧‧‧實裝領域
52‧‧‧閘極用配線
53、55‧‧‧寬廣部
160‧‧‧空氣
210‧‧‧比較例
212‧‧‧閘極用配線
214‧‧‧汲極用配線
216‧‧‧源極用配線
第1圖係根據本發明實施例1的實裝電路基板與實裝於該基板的半導體裝置的立體圖。
第2圖係根據本發明實施例1的實裝電路基板的組成平面圖。
第3圖係用來說明本實施例的實裝電路基板10達成的效果的圖形。
第4圖係根據本發明實施例2的實裝電路基板的組成平面圖。
第5圖係根據本發明實施例3的實裝電路基板的組成平面圖。
第6圖係根據本發明實施例4的實裝電路基板的組成平面圖。
第7圖係根據本發明實施例5的實裝電路基板的組成剖面圖。
第8圖係顯示相對於本發明實施例的比較例組成圖。
第9圖係顯示相對於本發明實施例的比較例組成圖。
10．．．實裝電路基板
12．．．閘極用配線
14．．．汲極用配線
16、17．．．源極用配線
20．．．閘極電極
22、23．．．源極電極
24．．．汲極電極
32．．．實裝領域

Claims (6)

  1. 一種實裝電路基板，包括：一基板本體，具有一表面，該表面上具有實裝有高頻半導體裝置的一實裝領域；一閘極用配線，在該基板本體的該實裝領域內具有一接續部，並且於該接續部與該高頻半導體裝置的閘極電極電性連接；以及一汲極用配線，具有設置於該基板本體的該實裝領域內且與該閘極用配線的該接續部端間隔既定距離的一接續部，並且於該接續部與該高頻半導體裝置的汲極電極電性連接，其中該閘極用配線的該接續部與該汲極用配線的該接續部之間具有一電容值，該電容值的大小足以與該高頻半導體裝置內部的LC成分共振，使得讓該高頻半導體裝置的功率增益對頻率曲線在該高頻半導體裝置的使用頻帶內隆起，且該閘極用配線與該汲極用配線的至少一者在該閘極用配線與該汲極用配線相對的部位具備寬廣部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的實裝電路基板，更包括：一第1源極用配線，在該基板本體的該實裝領域內具有一接續部，並且於該接續部與該高頻半導體裝置的源極電極電性連接；以及一第2源極用配線，具有一接續部，設置於該基板本體的該實裝領域內並與該第1源極用配線的該接續部相 對，該第2源極用配線的該接續部與該第1源極用配線的該接續部夾持住連接該閘極用配線的該接續部與該汲極用配線的該接續部之間的假想線，其中該閘極用配線的該接續部端與該汲極用配線的該接續部端之間的距離比起該第1源極用配線與該第2源極用配線之間的距離小。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的實裝電路基板，其中該閘極用配線與該汲極用配線中的一者在該閘極用配線的該接續部與該汲極用配線的該接續部相對的部位具備凸部，該閘極用配線與該汲極用配線中的另一者在該閘極用配線的該接續部與該汲極用配線的該接續部相對的部位具備對應該凸部形狀的凹部。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的實裝電路基板，其中該閘極用配線與該汲極用配線在該閘極用配線的該接續部與該汲極用配線的該接續部相對的部位具備能彼此互相咬合的梳部或是鉤型部。
  5. 一種實裝電路基板，包括：一基板本體，具有一表面，該表面上具有實裝有高頻半導體裝置的一實裝領域；一閘極用配線，在該基板本體的該實裝領域內具有一接續部，並且於該接續部與該高頻半導體裝置的閘極電極電性連接；以及一汲極用配線，具有設置於該基板本體的該實裝領域內且與該閘極用配線的該接續部端間隔既定距離的一接續 部，並且於該接續部與該高頻半導體裝置的汲極電極電性連接，其中該閘極用配線的該接續部與該汲極用配線的該接續部之間具有一電容值，該電容值的大小足以與該高頻半導體裝置內部的LC成分共振，使得讓該高頻半導體裝置的功率增益對頻率曲線在該高頻半導體裝置的使用頻帶內隆起，且該閘極用配線與該汲極用配線中的一者具備一內部配線部，設置於該基板本體的內部，與該閘極用配線及該汲極用配線中的一者的該接續部連接，並且往該閘極用配線與該汲極用配線中的另一者的方向延伸。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的實裝電路基板，其中以平面視角觀看該基板本體時，該內部配線部在該基板本體的內部往該閘極用配線與該汲極用配線中的另一者的方向延伸，使該閘極用配線與該汲極用配線中的另一者的該接續部與該內部配線部重疊。
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