CN104835807A - 毫米波段用半导体封装件以及毫米波段用半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及毫米波段用半导体封装件以及毫米波段用半导体装置。本发明的一个实施方式提供一种毫米波段用半导体封装件。一种毫米波段用半导体封装件，具有金属制的基体、电路基板、以及金属制的盖体。基体具有第一贯通孔以及第二贯通孔。电路基板配置在基体上，正面设置有输入用信号线路以及输出用信号线路。盖体配置在电路基板上，具有第一非贯通孔以及第二非贯通孔。该盖体以第一非贯通孔配置在基体的第一贯通孔的正上方、且第二非贯通孔配置在基体的第二贯通孔的正上方的方式配置在电路基板上。另外，第一非贯通孔以及第一贯通孔构成第一导波管，并且第二非贯通孔以及第二贯通孔构成第二导波管。

Description

毫米波段用半导体封装件以及毫米波段用半导体装置
本申请以日本专利申请2014-022066号(申请日：2014年2月7日)为基础，并且享有该申请的优先权。本申请通过引用将该申请的全部内容包含于此。
技术领域
本发明的实施方式涉及毫米波段用半导体封装件以及毫米波段用半导体装置。
背景技术
安装了在30GHz以上的毫米波段等中工作的半导体芯片的以往的毫米波段用半导体封装件具有：基体，用于载置半导体芯片；信号线，一端连接半导体芯片，另一端作为天线发挥功能；以及盖体，以覆盖半导体芯片的方式设置在基体上。这种以往的毫米波段用半导体封装件是通过将信号线***到与外部电气电路等相连接的导波管内来使用的。
可是，由于以往的毫米波段用半导体封装件与导波管各自是独立的部件，因而，导波管对于封装件的安装状态在每次安装导波管时都不同。因此，毫米波段用半导体封装件以及在该封装件中安装了半导体芯片的毫米波段用半导体装置存在着再现性差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种再现性优异的在封装件内安装了半导体芯片的毫米波段用半导体装置。
实施方式提供一种毫米波段用半导体封装件。一种毫米波段用半导体封装件，具有金属制的基体、电路基板、以及金属制的盖体。基体具有第一贯通孔以及第二贯通孔。电路基板配置在基体上，正面设置有输入用信号线路以及输出用信号线路。盖体配置在电路基板上，具有第一非贯通孔以及第二非贯通孔。该盖体以第一非贯通孔配置在基体的第一贯通孔的正上方、且第二非贯通孔配置在基体的第二贯通孔的正上方的方式配置在电路基板上。另外，第一非贯通孔以及第一贯通孔构成第一导波管，并且第二非贯通孔以及第二贯通孔构成第二导波管。
实施方式提供一种毫米波段用半导体装置。一种毫米波段用半导体装置，具有金属制的基体、电路基板、金属制的盖体、以及半导体芯片。基体具有第一贯通孔以及第二贯通孔。电路基板配置在基体上，该电路基板的一部分上具有贯通孔。在该电路基板的正面上设置有输入用信号线路以及输出用信号线路。盖体配置在电路基板上，具有第一非贯通孔以及第二非贯通孔。该盖体以第一非贯通孔配置在基体的第一贯通孔的正上方、且第二非贯通孔配置在基体的第二贯通孔的正上方的方式配置在电路基板上。另外，第一非贯通孔以及第一贯通孔构成第一导波管，并且第二非贯通孔以及第二贯通孔构成第二导波管。半导体芯片以配置在电路基板的贯通孔内的方式载置在基体的正面上，并且与输入用信号线路以及输出用信号线路电连接。
根据上述结构，能够提供一种再现性优异的在封装件内安装了半导体芯片的毫米波段用半导体装置。
附图说明
图1是从斜上方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体装置时的模式化分解立体图。
图2是从斜下方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体装置时的模式化分解立体图。
图3A是从斜上方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体封装件的基体时的模式化立体图。
图3B是沿着图3A的点划线A-A’示出的基体的模式化剖面图。
图4A是从斜上方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体封装件的电路基板时的模式化立体图。
图4B是从上方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体封装件的电路基板时的模式化俯视图。
图4C是从下方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体封装件的电路基板时的模式化仰视图。
图4D是沿着图4A的点划线B-B’示出的电路基板的模式化剖面图。
图5A是从斜上方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体封装件的盖体时的模式化立体图。
图5B是沿着图5A的点划线C-C’示出的盖体的模式化剖面图。
图6是示出涉及本实施例的毫米波段用半导体装置的、与图3B、图4D以及图5B相对应的剖面图。
具体实施方式
以下，对涉及本实施例的毫米波段用半导体封装件以及毫米波段用半导体装置进行说明。
图1是从斜上方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体装置时的模式化分解立体图。另外，图2是从斜下方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体装置时的模式化分解立体图。如图1以及图2所示，在涉及本实施例的毫米波段用半导体装置10中，在毫米波段用半导体封装件20的内部安装着半导体芯片11。毫米波段用半导体封装件20具有基体21、具备信号线路22等的电路基板23、以及盖体24。
构成毫米波段用半导体封装件20的基体21以及盖体24分别是长方体状的金属块(block)。另外，电路基板23在电介质基板25的正面上形成了期望的电路图案(pattern)等，并且在背面上形成了期望的图案。
以下，对这样的毫米波段用半导体封装件20进行详细说明。
图3A是从斜上方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体封装件20的基体21时的模式化立体图，图3B是沿着图3A的点划线A-A’示出的基体21的模式化剖面图。
如图3A以及图3B所示，在作为长方体状的金属块的基体21上分别设置有从正面21a朝着侧面21b、21c贯通基体21的L字状的第一贯通孔26以及第二贯通孔27。第一贯通孔26从正面21a朝着第一侧面21b贯通基体21，第二贯通孔27从正面21a朝着与第一侧面21b相对置的第二侧面21c贯通基体21。这些贯通孔26、27分别与后述的盖体24的非贯通孔35、36一起构成用于对毫米波进行导波的导波管12。
如图3A所示，各个贯通孔26、27是各自的截面为横长形状、即所谓的E面弯型的贯通孔，但是，贯通孔也可以分别是截面为纵长形状、即所谓的H面弯型的贯通孔。但是，当贯通孔26、27分别是H面弯型时，基体21会变厚。因此，各个贯通孔26、27优选为如图所示那样，分别是所谓的E面弯型的贯通孔。
另外，基体21可以是金属制的，但是为了对从载置在基体21的正面21a上的半导体芯片11(图1以及图2)发出的热量具有良好的散热性，优选为由例如铜(Cu)等导热性优异的金属构成。
图4A是从斜上方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体封装件20的电路基板23时的模式化立体图，图4B是从上方观察电路基板23时的模式化俯视图，图4C是从下方观察电路基板23时的模式化仰视图，图4D是沿着图4A的点划线B-B’示出的电路基板23的模式化剖面图。
如图4A～图4D分别所示，电路基板23在电介质基板25的正面上形成了期望的电路图案等，并且在背面上形成了期望的图案。
电介质基板25例如是由陶瓷等构成的板状部件，在电介质基板25的大致中央区域设置有用于配置半导体芯片11等的大致长方形形状的贯通孔28。
如图4A、4B以及4D所示，通过例如铜(Cu)等的金属薄膜在该电介质基板25的正面上设有电路图案，该电路图案包括输入输出用信号线路22a、22b、多条偏压供给线路29以及第一接地图案30。
在电介质基板25的正面上，输入用信号线路22a从大致长方形形状的贯通孔28的长边上朝着电介质基板25的一侧延伸规定距离。该输入用信号线路22a在一端接收经由后述的导波管12导波的毫米波。另外，输入用信号线路22a在另一端将接收到的毫米波导波至与其另一端电连接的半导体芯片11。
在电介质基板25的正面上，输出用信号线路22b从与输入用信号线路22a所连接的长边相对置的上述贯通孔28的长边上朝着与输入用信号线路22a的延伸方向相反的方向延伸规定距离。该输出用信号线路22b在一端接收从与其一端电连接的半导体芯片11导波的毫米波。另外，输出用信号线路22b在另一端将接收到的毫米波发送到导波管12。
因此，输入用信号线路22a以及输出用信号线路22b中的规定距离分别是指，比这些信号线路22a、22b作为用于发送和接收在导波管12中导波的毫米波的单极天线而发挥作用的长度更长的距离。
在电介质基板25的正面上，多条偏压供给线路29分别从大致长方形形状的贯通孔28的例如短边上沿着电介质基板25的周边部延伸，并且以连接电介质基板25的一边的方式延伸。这些偏压供给线路29是用于分别向半导体芯片11供给直流偏压的线路。
第一接地图案30以与输入用信号线路22a、输出用信号线路22b以及多条偏压供给线路29绝缘的方式，设置在电介质基板25正面的几乎整个面上。该第一接地图案30在输入用信号线路22a的一端附近被去掉呈大致长方形形状的部分，另外，第一接地图案30在输出用信号线路22b的另一端附近被去掉呈大致长方形形状的部分。
此外，通过这样去掉第一接地图案30的部分而露出的电介质基板25的大致长方形形状的正面区域是包含在后述导波管12内的区域。因此，将通过去掉第一接地图案30的部分而露出的电介质基板25的大致长方形形状的正面区域称为正面导波区域31。
接下来，如图4C以及图4D所示，通过例如铜(Cu)等的金属薄膜，在电介质基板25的背面上设有第二接地图案32。第二接地图案32设置在电介质基板25背面的几乎整个面上，但是与正面导波区域31相对应的区域被去掉。第一接地图案30和第二接地图案32通过多个通孔(图中省略)电连接。
此外，通过这样去掉第二接地图案32的部分而露出的电介质基板25的大致长方形形状的背面区域也与正面区域相同，是包含在后述导波管12内的区域。因此，将通过去掉第二接地图案32的部分而露出的电介质基板25的大致长方形形状的背面区域称为背面导波区域33。
图5A是从斜上方观察涉及本实施例的毫米波段用半导体封装件20的盖体24时的模式化立体图，图5B是沿着图5A的点划线C-C’示出的盖体的模式化剖面图。
如图5A、图5B以及图2分别所示，长方体状的作为金属块的盖体24虽然配置在上述电路基板23上，但是为了抑制盖体24与偏压供给线路29接触，将盖体24的背面中与偏压供给线路29相对置的环状区域34浅浅地挖除。
如图5B以及图2所示，在具有这种环状区域34的盖体24上分别设置有第一非贯通孔35以及第二非贯通孔36。
第一非贯通孔35以及第二非贯通孔36设置成分别从背面朝着正面方向仅延伸规定距离且不贯通盖体24。如上所述，这些非贯通孔35、36分别与基体21的贯通孔26、27一起构成用于对毫米波进行导波的导波管12。
此外，第一非贯通孔35以及第二非贯通孔36中的规定距离是指，当盖体24被载置在电路基板23上时，从电路基板23的正面到非贯通孔35、36的底面的距离L1(图6)为λ/4(λ为所使用的毫米波的波长)的距离。
另外，如图5B以及图2所示，在盖体24的背面上位于第一非贯通孔35与第二非贯通孔36之间设有用于配置半导体芯片11的第一凹部37，另外设有第二凹部38，以使各个非贯通孔35、36与第一凹部37相连结。
图6是示出在上述毫米波段用半导体封装件20中搭载了半导体芯片11的毫米波段用半导体装置10的、与图3B、图4D以及图5B相对应的剖面图。
如图6所示，设置于电路基板23背面的背面导波区域33配置在基体21的第一贯通孔26以及第二贯通孔27的上端上，电路基板23背面的第二接地图案32以接触基体21的正面21a的方式载置在基体21的正面21a上。另外，盖体24的第一非贯通孔35以及第二非贯通孔36配置在电路基板23的正面导波区域31上，背面以接触电路基板23正面的第一接地图案30的方式载置在电路基板23上。
而且，如图1以及图2所示，基体21、电路基板23以及盖体24上分别设有贯通各自的螺丝孔14，通过将固定用的螺丝***这些螺丝孔14，将基体21、电路基板23以及盖体24互相固定。
在这样构成的毫米波段用半导体封装件20中，基体21的第一贯通孔26与盖体24的第一非贯通孔35在内部构成包括电路基板23的正面导波区域31以及背面导波区域33在内的第一导波管12a。同样地，基体21的第二贯通孔27与盖体24的第二非贯通孔36在内部构成包括电路基板23的正面导波区域31以及背面导波区域33在内的第二导波管12b。
另外，在这样构成的毫米波段用半导体封装件20中，电路基板23的输入输出用信号线路22a、22b分别形成为在这种导波管12a、12b内***L2＝λ/4(λ为所使用的毫米波的波长)长度的状态，并作为单极天线发挥作用。
在以上说明的毫米波段用半导体封装件20内安装着在毫米波中工作的半导体芯片11。半导体芯片11例如是用于增幅毫米波功率的场效应晶体管(FET)。
半导体芯片11借助金属制的芯片贴装板15载置在基体21的正面上。该半导体芯片11与芯片贴装板15一起以配置在由基体21的正面、电路基板23的贯通孔28的侧面以及盖体24的第一凹部37大致围成的空间S1内的方式，载置在基板21的正面上。
此外，在盖体24的第一凹部37内配置有例如由陶瓷等电介质构成的凹状的芯片罩体16。因此，更具体地说，半导体芯片11与芯片贴装板15一起以配置在由基体21的正面、电路基板23的贯通孔28的侧面以及芯片罩体16大致围成的空间S2内的方式，载置在基板21的正面上。
如此载置的半导体芯片11通过例如电线13等的连接导体与电路基板23的输入用信号线路22a的另一端电连接，并且通过例如电线13等的连接导体与电路基板23的输出用信号线路22b的一端电连接。
通过这样在毫米波段用半导体封装件20内安装半导体芯片11而构成的毫米波段用半导体装置10中，当从图6的箭头“入”方向朝第一导波管12a内输入毫米波时，该毫米波在第一导波管12a内被导波，并在***配置于第一导波管12a内的输入用信号线路22a上被接收。
接收到的毫米波经由输入用信号线路22a被输入到半导体芯片11，并在半导体芯片11内被执行期望的信号处理(例如功率增幅)。
当进行过信号处理的毫米波从半导体芯片11被输出到输出用信号线路22b时，该毫米波从输出用信号线路22b被发送到第二导波管12b内。被发送到第二导波管12b内的毫米波在第二导波管12b内被导波，并朝图6的箭头“出”方向被输出。
根据以上说明的涉及本实施例的毫米波段用半导体封装件20以及毫米波段用半导体装置10，由于用于对毫米波进行导波的导波管12a、12b内藏在毫米波段用半导体封装件20中，因此，能够抑制例如输入输出用信号线路22a、22b与导波管12a、12b的相对位置发生变化，从而能够提供再现性优异的毫米波段用半导体封装件20以及毫米波段用半导体装置10。
此外，输入输出用信号线路22a、22b与导波管12a、12b的相对位置只偏差例如0.5mm，毫米波就将损失3dB左右(一半左右)的功率。因此再现性优异、例如能够将输入输出用信号线路22a、22b相对于导波管12a、12b高精度地配置在期望位置这一点，在毫米波段用半导体封装件20以及毫米波段用半导体装置10中极其重要。
另外，根据以上说明的涉及本实施例的毫米波段用半导体封装件20以及毫米波段用半导体装置10，构成导波管12a、12b主体的第一、第二贯通孔26、27设置在基体21上，并且从正面21a朝着侧面21b、21c贯通基体21。因此，能够将基体21的背面固定在散热鳍片等的冷却机构上。其结果是能够使散热性提高。
以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，这些实施方式作为示例而提出，并不意味着限定发明的保护范围。这些新的实施方式可以以其他多种方式实施，在不偏离发明宗旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。本实施方式及其变形包含于发明的保护范围以及宗旨内，并包含于权力要求书中记载的发明及其同等的保护范围内。

Claims (20)

1.一种毫米波段用半导体封装件，其特征在于，
具备：
金属制的基体，具有第一贯通孔以及第二贯通孔；
电路基板，配置在该基体上，正面设置有输入用信号线路以及输出用信号线路；以及
金属制的盖体，配置在该电路基板上，具有第一非贯通孔以及第二非贯通孔；
其中，所述盖体以所述第一非贯通孔配置在所述基体的所述第一贯通孔的正上方、且所述第二非贯通孔配置在所述基体的所述第二贯通孔的正上方的方式配置在所述电路基板上；
所述第一非贯通孔以及所述第一贯通孔构成第一导波管，而所述第二非贯通孔以及所述第二贯通孔构成第二导波管。
2.根据权利要求1所述的毫米波段用半导体封装件，其特征在于，
所述基体的所述第一贯通孔以及所述第二贯通孔分别是从正面朝侧面贯通所述基体的L字状的贯通孔。
3.根据权利要求2所述的毫米波段用半导体封装件，其特征在于，
所述基体的所述第一贯通孔以及所述第二贯通孔分别是E面弯型的贯通孔。
4.根据权利要求1所述的毫米波段用半导体封装件，其特征在于，
所述输入用信号线路的一侧端部***到所述第一导波管内，***长度为λ/4，
并且，所述输出用信号线路的一侧端部***到所述第二导波管内，***长度为λ/4。
5.根据权利要求1所述的毫米波段用半导体封装件，其特征在于，
所述第一非贯通孔的底面配置在自所述输入用信号线路朝上方相隔λ/4长度的位置，
并且，所述第二非贯通孔的底面配置在自所述输出用信号线路朝上方相隔λ/4长度的位置。
6.根据权利要求1所述的毫米波段用半导体封装件，其特征在于，
所述电路基板的正面上进一步设置有用于向半导体芯片供给直流偏压的偏压供给线路；
所述盖体的背面中与所述偏压供给线路相对置的区域被挖除，以使该区域比其他区域薄。
7.根据权利要求6所述的毫米波段用半导体封装件，其特征在于，
所述电路基板的正面上进一步设置有第一接地图案；
所述第一接地图案设置成与所述输入用信号线路、所述输出用信号线路以及所述偏压供给线路绝缘。
8.根据权利要求7所述的毫米波段用半导体封装件，其特征在于，
所述第一接地图案未设置在所述第一导波管内以及所述第二导波管内。
9.根据权利要求8所述的毫米波段用半导体封装件，其特征在于，
所述电路基板的背面上设置有与所述第一接地图案电连接的第二接地图案。
10.根据权利要求9所述的毫米波段用半导体封装件，其特征在于，
所述第二接地图案设置在所述电路基板的背面上的除了配置于所述第一导波管内以及所述第二导波管内的区域以外的整个面上。
11.一种毫米波段用半导体装置，其特征在于，
具备：
金属制的基体，具有第一贯通孔以及第二贯通孔；
电路基板，配置在该基体上，在该电路基板的一部分上具有贯通孔，正面设置有输入用信号线路以及输出用信号线路；
金属制的盖体，配置在该电路基板上，具有第一非贯通孔以及第二非贯通孔；以及
半导体芯片，以配置在所述电路基板的贯通孔内的方式载置于所述基体的正面上，并与所述输入用信号线路以及所述输出用信号线路电连接；
其中，所述盖体以所述第一非贯通孔配置在所述基体的所述第一贯通孔的正上方、且所述第二非贯通孔配置在所述基体的所述第二贯通孔的正上方的方式配置在所述电路基板上；
所述第一非贯通孔以及所述第一贯通孔构成第一导波管，而所述第二非贯通孔以及所述第二贯通孔构成第二导波管。
12.根据权利要求11所述的毫米波段用半导体装置，其特征在于，
所述基体的所述第一贯通孔以及所述第二贯通孔分别是从正面朝侧面贯通所述基体的L字状的贯通孔。
13.根据权利要求12所述的毫米波段用半导体装置，其特征在于，
所述基体的所述第一贯通孔以及所述第二贯通孔分别是E面弯型的贯通孔。
14.根据权利要求11所述的毫米波段用半导体装置，其特征在于，
所述输入用信号线路的一侧端部***到所述第一导波管内，***长度为λ/4，
并且，所述输出用信号线路的一侧端部***到所述第二导波管内，***长度为λ/4。
15.根据权利要求11所述的毫米波段用半导体装置，其特征在于，
所述第一非贯通孔的底面配置在自所述输入用信号线路朝上方相隔λ/4长度的位置，
并且，所述第二非贯通孔的底面配置在自所述输出用信号线路朝上方相隔λ/4长度的位置。
16.根据权利要求11所述的毫米波段用半导体装置，其特征在于，
所述电路基板的正面上进一步设置有用于向所述半导体芯片供给直流偏压的偏压供给线路；
所述盖体的背面中与所述偏压供给线路相对置的区域被挖除，以使该区域比其他区域薄。
17.根据权利要求16所述的毫米波段用半导体装置，其特征在于，
所述电路基板的正面上进一步设置有第一接地图案；
所述第一接地图案设置成与所述输入用信号线路、所述输出用信号线路以及所述偏压供给线路绝缘。
18.根据权利要求17所述的毫米波段用半导体装置，其特征在于，
所述第一接地图案未设置在所述第一导波管内以及所述第二导波管内。
19.根据权利要求18所述的毫米波段用半导体装置，其特征在于，
所述电路基板的背面上设置有与所述第一接地图案电连接的第二接地图案。
20.根据权利要求19所述的毫米波段用半导体装置，其特征在于，
所述第二接地图案设置在所述电路基板的背面上的除了配置于所述第一导波管内以及所述第二导波管内的区域以外的整个面上。
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