JP7278516B2 - 半導体モジュール - Google Patents

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Description

本開示は、インターポーザー基板に半導体素子を実装した半導体モジュールに関する。
通信及びレーダ等の装置類に用いられる半導体モジュールは、高周波信号が使用されるため、半導体素子の端子の電気的接続を寄生インダクタンスの影響を考慮し、半田バンプ等の導電性材料を用いて接続するフリップチップ実装が検討されている。
例えば、非特許文献1には、2つのMMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)をフリップチップ技術に基づきシリコンインターポーザーに取付け、2つのMMICが取り付けられたシリコンインターポーザーをフリップチップ技術に基づきプリント回路基板(PCB)に組み立てたモジュールが示されている。
Yongrong Shi, Dengyun Shao, Wenjie Feng, Junzhi Zhang, and Ming Zhou, "Silicon Interposer Package for MMIC Heterogeneous Integration Based on Gold/Solder Ball Flip-Chip Technique,"IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY, VOL. 9, NO. 8, AUGUST 2019.
非特許文献1に示されたモジュールは、MMICをフリップチップ技術に基づきシリコンインターポーザーに実装しているため、MMICに対する放熱性が悪いといった課題があった。
本開示は上記課題を解決するもので、インターポーザー基板に半導体素子を実装した半導体モジュールにおいて、半導体素子の放熱性が向上した半導体モジュールを得ることを目的とする。
本開示に係る半導体モジュールは、表面に信号端子及びグラウンド端子を有する半導体素子と、信号伝送部及びグラウンド部を有する伝送線路体と、一端部に可動部を有し、他端部に位置する固定部が伝送線路体の信号伝送部に電気的に接続された信号用接続端子と、信号用接続端子を囲むように配置され、それぞれが一端部に可動部を有し、他端部に位置する固定部が伝送線路体のグラウンド部に電気的に接続され、信号用接続端子とにより疑似的な同軸線路を構成する複数のグラウンド用接続端子と、半導体素子の裏面が表面に密接された放熱板と、表面が放熱板の表面に対向して配置され、表面に、半導体素子の信号端子と導電性接着剤により電気的に接続される半導体素子用信号パッド、信号用接続端子の可動部と接して信号用接続端子と電気的に接続される伝送線路体用信号パッド、及び複数のグラウンド用接続端子の可動部と接して複数のグラウンド用接続端子と電気的に接続されるグラウンド部を有するインターポーザー基板とを備える。
本開示によれば、インターポーザー基板に実装された半導体素子の裏面が放熱板の表面に密接するので、半導体素子に対する放熱効果が向上する。
実施の形態1に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態1に係る半導体モジュールにおける半導体素子の要部を導電性接着剤とともに示す表面概略図である。 実施の形態1に係る半導体モジュールにおける半導体素子の他の例における要部を導電性接着剤とともに示す表面概略図である。 図3のI-I断面図である。 実施の形態1に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の要部を信号用接続端子とグラウンド用接続端子とともに示す表面概略図である。 実施の形態1に係る半導体モジュールにおけるインターポーザー基板の要部を示す表面概略図である。 実施の形態1に係る半導体モジュールにおけるインターポーザー基板を示す裏面図である。 実施の形態1に係る半導体モジュールにおけるインターポーザー基板の他の例における要部を示す表面概略図である。 図8のII-II断面図である。 実施の形態1に係る半導体モジュールにおける信号用接続端子及びグラウンド用接続端子を示す側面図である。 実施の形態1に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の要部を信号用接続端子とグラウンド用接続端子とともに示す他の表面概略図である。 実施の形態1に係る半導体モジュールにおける信号用接続端子及びグラウンド用接続端子の他の例を示す側面図である。 実施の形態2に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態3に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 図14の要部拡大縦断面図である。 実施の形態3に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の要部を信号用接続端子とグラウンド用接続端子とともに示す表面概略図である。 実施の形態3に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の要部を信号用接続端子とともに示す裏面概略図である。 実施の形態3に係る半導体モジュールにおける放熱板の要部表面図である。 実施の形態4に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態5に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の要部を示す表面概略図である。 実施の形態6に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態6に係る半導体モジュールにおけるスペーサの要部を示す表面概略図である。 実施の形態7に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 図23の要部拡大縦断面図である。 実施の形態7に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の要部をグラウンド用接続端子とともに示す表面概略図である。 図23の伝送線路体におけるIII-III断面図である。 実施の形態7に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の他の例を示すIII-III断面図である。 実施の形態7に係る半導体モジュールにおける伝送線路体のさらに他の例を示すIII-III断面図である。 実施の形態8に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態8に係る半導体モジュールにおける導体板を示す表面図である。 実施の形態8に係る半導体モジュールにおける導体板の他の例を示す表面図である。 実施の形態9に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態9に係る半導体モジュールにおける放熱板を示す表面図である。 実施の形態9に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の要部を示す裏面概略図である。 実施の形態10に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 図35の要部拡大縦断面図である。 実施の形態10に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の要部を示す表面概略図である。 実施の形態11に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態11に係る半導体モジュールを示す図30と直交する要部右側面図である。 実施の形態11に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の導体側壁を示す横断面図である。 実施の形態11に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の導体上壁の要部をグラウンド用接続端子とともに示す表面概略図である。 実施の形態11に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の導体上壁の他の例の要部をグラウンド用接続端子とともに示す表面概略図である。 実施の形態12に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態12に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の導体上壁の要部を示す表面概略図である。 実施の形態12に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の導体上壁の他の例の要部を示す表面概略図である。 実施の形態13に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態13に係る半導体モジュールを示す図30と直交する要部右側面図である。 実施の形態14に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態14に係る半導体モジュールにおける放熱板の導波路の部分を示すIV-IV断面図である。 実施の形態15に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態15に係る半導体モジュールにおける側壁体の要部を示す表面概略図である。 図51のV-V断面図である。 実施の形態16に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態16に係る半導体モジュールにおける側壁体の要部を示す図52に対応する断面図である。 実施の形態17に係る半導体モジュールを示す要部縦断面図である。 実施の形態17に係る半導体モジュールにおけるインターポーザー基板の要部を示す表面概略図である。 図56に示すインターポーザー基板に第1の高周波電力増幅用半導体素子から第4の電力増幅用高周波電力増幅用半導体素子を実装した表面概略図である。 実施の形態17に係る半導体モジュールにおける伝送線路体の要部を示す表面概略図である。 図55の伝送線路体におけるVI-VI断面図である。
実施の形態1.
実施の形態1に係る半導体モジュールを図1から図12を用いて説明する。
半導体モジュールとして高周波増幅器モジュールを例にとって説明する。
半導体モジュールは、図1に示すように、半導体素子1と伝送線路体2とインターポーザー基板3と放熱板4を備える。
半導体素子1は高周波高出力増幅器である。
なお、半導体素子1として高周波高出力増幅器を例にとって説明するが、半導体素子1としてトランジスタ等の複数の能動素子を搭載した電力増幅器、又は複数の受動部品を搭載した半導体集積回路装置(IC)でもよい。
半導体素子1は、図2に示すように表面に2つの信号端子、つまり、入力信号端子11aと出力信号端子11bと、入力信号端子11aに接続された入力信号線12aと、出力信号端子11bに接続された出力信号線12bと、4つのグラウンド端子13a~13dを有する。
2つの信号端子11a、11b、2つの信号線12a、12b及び4つのグラウンド端子13a~13dは、半導体基板の表面に形成された絶縁膜上に蒸着等によって形成され、パターニングされた導体層である。
入力信号端子11aは半導体基板の表面の一側端部に配置され、出力信号端子11bは半導体基板の表面の他側端部に配置される。
2つのグラウンド端子13a、13bは入力信号端子11aを挟むように半導体基板の表面の一側端に沿って配置され、2つのグラウンド端子13c、13dは出力信号端子11bを挟むように半導体基板の表面の他側端に沿って配置される。
半導体素子1は、裏面全面にグラウンド層(図示せず)が形成されてもよい。
なお、半導体素子1の表面に形成される2つの信号線12a、12bは、直線に限られるものではなく、曲線又は分岐部等を有した信号線でも良い。
また、グラウンド端子13a~13dも4つに限られるものではなく、5つ以上であっても良い。
さらに、半導体素子1は、図3及び図4に示すように、2つの信号線12a、12bの両側に他の信号線(図示せず)との間の電気的な干渉を防ぐために、半導体素子1を構成する半導体基板に複数のビア14a~14fを形成したものでも良い。
複数のビア14a~14fは貫通ビア又は穴埋め蓋メッキビアなど仕様に合わせたビアで良い。
また、半導体素子1を高周波高出力増幅器としたので、2つの信号線12a、12bをそれぞれ入力信号線12a及び出力信号線12bとしたが、半導体素子1として複数の能動素子を搭載した電力増幅器、又は複数の受動部品を搭載した半導体集積回路装置とした場合に2つを超える高周波信号を伝送する信号線が存在する。
この場合、3つ以上の信号線、それに接続される3つ以上の信号端子に対しても同様に適用できる。
伝送線路体2は、誘電体基板20と、誘電体基板20の表面に形成された信号用伝送線路22と、誘電体基板20の裏面に形成されたグラウンド層24を有する高周波信号である電磁波を伝達するマイクロストリップ線路である。
伝送線路体2は、図5に示すように、誘電体基板20の表面に信号伝送部21と信号用伝送線路22とグラウンド部23を有する。
信号伝送部21は、伝送線路体2を構成する誘電体基板20の表面に形成された信号用パッドであり、誘電体基板の表面に形成された信号用伝送線路22に接続される。
信号用伝送線路22は、信号用パッド21に入力された高周波信号を伝送する。
信号用伝送線路22は、マイクロストリップ線路の伝送線路として機能する。
グラウンド部23は、誘電体基板20の表面に信号用パッド21及び信号用伝送線路22と電気的に離隔して形成された地導体である。
信号用パッド21及び信号用伝送線路22とグラウンド部23は、誘電体基板20の表面上に蒸着等によって形成され、パターニングされた導体層である。
伝送線路体2は裏面全面に地導体からなるグラウンド層24が形成される。
なお、伝送線路体2は仕様に応じて多層基板で構成してもよい。
インターポーザー基板(中継配線基板)3は、図6に示すように、誘電体基板30の表面に、2つの半導体素子用信号パッド、つまり、入力側半導体素子用信号パッド31aと出力側半導体素子用信号パッド31bと、入力側半導体素子用信号パッド31aに接続された入力側信号線32aと、出力側半導体素子用信号パッド31bに接続された出力側信号線32bと、出力側信号線32bに接続された伝送線路体用信号パッド33と、地導体であるグラウンド部34を有し、誘電体基板30の裏面に地導体であるグラウンド層35を有する。
入力側半導体素子用信号パッド31aは、図1及び図2に示すように、半導体素子1の入力信号端子11aと半田ボール等の導電性接着剤5aにより電気的に接続される。
出力側半導体素子用信号パッド31bは、図1及び図2に示すように、半導体素子1の出力信号端子11bと半田ボール等の導電性接着剤5bにより電気的に接続される。
入力側信号線32a及び出力側信号線32bは、それぞれマイクロストリップ線路の伝送線路として機能する。
グラウンド部34は、入力側半導体素子用信号パッド31aと出力側半導体素子用信号パッド31bと入力側信号線32aと出力側信号線32bと伝送線路体用信号パッド33と電気的に離隔して形成された地導体である。
入力側半導体素子用信号パッド31aと出力側半導体素子用信号パッド31bと入力側信号線32aと出力側信号線32bと伝送線路体用信号パッド33とグラウンド部34は、高抵抗、つまり、絶縁性を有したシリコン基板、樹脂基板、又はガラス基板などの誘電体基板30の表面上に蒸着等によって形成され、パターニングされた導体層である。
グラウンド部34は、図2に示すように、半導体素子1の表面に形成されたグラウンド端子13a~13dそれぞれに対して半田ボール等の導電性接着剤6a~6dにより電気的に接続される。
導電性接着剤6a~6dは導電性接着剤5a、5bと同じ材質である。
半導体素子1は導電性接着剤5a、5bと導電性接着剤6a~6dを用いることによりインターポーザー基板3の表面にフリップチップ実装される。
なお、半導体素子の表面に形成される入力信号端子11a、出力信号端子11b、及びグラウンド端子13a~13dの平面形状、並びにインターポーザー基板3の表面に形成される入力側半導体素子用信号パッド31aと出力側半導体素子用信号パッド31bの平面形状は、導電性接着剤5a、5b及び導電性接着剤6a~6dを用いて電気的な接続を行う上で所望の電気特性が実現できればよく、矩形に限ることはなく円形等の他の形状でもよい。
インターポーザー基板3は、図7に示すように、誘電体基板30の裏面全面にグラウンド層35が形成される。
誘電体基板30の表面に形成されたグラウンド部34と誘電体基板30の裏面に形成されたグラウンド層35は、誘電体基板30に形成されたビアホールにより電気的に接続される。
伝送線路体用信号パッド33は、半導体素子1を実装したインターポーザー基板3の表面が放熱板4の表面に対向して配置された際、伝送線路体2の表面に形成された信号伝送部21と対向した位置に配置される。
伝送線路体用信号パッド33と信号伝送部21は信号用接続端子7により電気的に接続される。
なお、インターポーザー基板3は、図8及び図9に示すように、入力側信号線32aと出力側信号線32bをそれぞれ囲うように、他の信号線(図示せず)との間の電気的な干渉を防ぐために、誘電体基板30に複数のビア36a~36pを形成したものでも良い。
複数のビア36a~36pは貫通ビア又は穴埋め蓋メッキビアなど仕様に合わせたビアで良い。
また、インターポーザー基板3は、仕様に応じて多層基板で構成してもよい。
信号用接続端子7は、図10に示すように、固定部71と先端に可動部72を有するスプリングプローブなどのばね構造端子であり、矢印Bに示すように、可動部72が固定部71に対して図示上下方向に伸縮する。
信号用接続端子7は、図5に示すように、他端部に位置する固定部71の後端が伝送線路体2の表面に形成された信号伝送部21に電気的及び機械的に接続される。
信号用接続端子7は、一端部に位置する可動部72が伝送線路体2の表面から突出する。
信号用接続端子7の可動部72の先端は、半導体素子1を実装したインターポーザー基板3の表面が放熱板4の表面に対向して配置された際、インターポーザー基板3の表面に形成された伝送線路体用信号パッド33に接して押圧され、信号用接続端子7の可動部72が固定部71側に移動する。
その結果、伝送線路体用信号パッド33は、信号用接続端子7の可動部72の先端に圧力が加えられた状態で密接される。
なお、伝送線路体用信号パッド33の平面形状は、信号用接続端子7の可動部72の先端との電気的な接続を行う上で所望の電気特性が実現できればよく、円形に限られるものではなく、方形等の他の形状でもよい。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、信号用接続端子7を囲むように配置され、信号用接続端子7とにより疑似的な同軸線路を構成する。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、それぞれが信号用接続端子7と同じ構成であり、図10に示すように、固定部8a1~8f1と先端に可動部8a2~8f2を有するスプリングプローブなどのばね構造端子であり、矢印Bに示すように、可動部8a2~8f2が固定部8a1~8f1に対して図示上下方向に伸縮する。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、図1及び図5に示すように、信号用接続端子7を中心に同心円上に信号用接続端子7を囲むように配置され、他端部に位置する固定部8a1~8f1の後端が伝送線路体2の表面に形成されたグラウンド部23に電気的及び機械的に接続される。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、一端部に位置する可動部8a2~8f2が伝送線路体の表面から突出する。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fそれぞれの可動部8a2~8f2の先端は、半導体素子1を実装したインターポーザー基板3の表面が放熱板4の表面に対向して配置された際、インターポーザー基板3の表面に形成されたグラウンド部34に接して押圧され、複数のグラウンド用接続端子8a~8fそれぞれの可動部8a2~8f2が固定部8a1~8f1側に移動する。
その結果、グラウンド部34は、複数のグラウンド用接続端子8a~8fそれぞれの可動部8a2~8f2の先端に圧力が加えられた状態で密接される。
なお、信号用接続端子7の可動部72の先端は伝送線路体用信号パッド33と電気的な接続が実現でき、グラウンド用接続端子8a~8fの可動部8a2~8f2の先端はグラウンド部34と電気的な接続が実現できればよく、信号用接続端子7の可動部72の先端及びグラウンド用接続端子8a~8fの可動部8a2~8f2の先端の形状は、平坦もしくは円形など任意の形状でよい。
グラウンド用接続端子8a~8fの数は、実装性の向上、小形化、及び入力側信号線32a及び出力側信号線32bと他の信号線との間の電気的な干渉等の目的に応じて、6つに限られるものではなく、6つ以上でも、6つ以下であってもよい。
また、グラウンド用接続端子8a~8fの配置は、信号用接続端子7とグラウンド用接続端子8a~8fによる疑似的な同軸線路が所望の特性インピーダンスとなる配置にすればよく、図11に示すように、信号用接続端子7の両側にそれぞれ直線上に複数配置したものでも良い。
さらに、信号用接続端子7及びグラウンド用接続端子8a~8fは、図12に示すように、固定部71、8a1~8f1において、可動部72、8a2~8f2側に位置するバネ機構収納部F1に対して径が小さい小径部F2を有したものでも良い。
放熱板4は、図1に示すように、表面に半導体素子1の裏面及び伝送線路体2の裏面が密接される。
放熱板4は、放熱効果の高い金属板が用いられる。
このように構成された実施の形態1に係る半導体モジュールは、まず、半導体素子1を導電性接着剤5a、5bと導電性接着剤6a~6dを用いてインターポーザー基板3の表面にフリップチップ実装する。
次に、半導体素子1を実装したインターポーザー基板3を、表面が放熱板4の表面に対向配置させ、半導体素子1の裏面が放熱板4の表面に密着させるように、図1に示す矢印A方向からインターポーザー基板3を放熱板4に押し付ける。
この時、インターポーザー基板3の表面に形成された伝送線路体用信号パッド33が伝送線路体2の表面に形成された信号伝送部21に接続された信号用接続端子7の可動部72の先端に押し付けられ、同時に、インターポーザー基板3の表面に形成されたグラウンド部34が伝送線路体2の表面に形成されたグラウンド部23に接続されたグラウンド用接続端子8a~8fの可動部8a2~8f2の先端に押し付けられる。
その結果、半導体素子1の表面に形成された出力信号線12bと出力信号端子11bからインターポーザー基板3の表面に形成された出力側半導体素子用信号パッド31bと出力側信号線32bと伝送線路体用信号パッド33を介して伝送線路体2の表面に形成された信号伝送部21と信号用伝送線路22に至る高周波信号の伝送経路が、導電性接着剤5b及び信号用接続端子7により電気的に接続される。
すなわち、半導体素子1の出力信号線12bを伝送された高周波信号は、半導体素子1の出力信号端子11bからインターポーザー基板3の出力側半導体素子用信号パッド31bに入力され、インターポーザー基板3の出力側信号線32bを伝送された伝送線路体用信号パッド33から信号用接続端子7と複数のグラウンド用接続端子8a~8fにより構成される疑似的な同軸線路を介して伝送線路体2の信号伝送部21に入力されて信号用伝送線路22を伝送される。
以上のように、実施の形態1に係る半導体モジュールは、半導体素子1をインターポーザー基板3上にフリップチップ実装される構成とし、半導体素子1の入力信号端子11a及び出力信号端子11bとインターポーザー基板3の入力側半導体素子用信号パッド31aと出力側半導体素子用信号パッド31bとの接続、及び半導体素子1のグラウンド端子13a~13dとインターポーザー基板3のグラウンド部34との接続を、導電性接着剤5a、5b、6a~6dによって行っているので、導電性接着剤5a、5b、6a~6dが小さく、実装公差も小さいことから、寄生インダクタンスの影響、及び電気特性の劣化を軽減することができる。
また、実施の形態1に係る半導体モジュールは、インターポーザー基板3の伝送線路体用信号パッド33と伝送線路体2の信号伝送部21を、固定部に対して伸縮する可動部を有する信号用接続端子7により接続し、インターポーザー基板3のグラウンド部34と伝送線路体2のグラウンド部23を、それぞれが固定部に対して伸縮する可動部を有する複数のグラウンド用接続端子8a~8fにより信号用接続端子7を囲むように配置されて接続したので、信号用接続端子7と複数のグラウンド用接続端子8a~8fとにより構成される疑似的な同軸線路を、可動部を有する接続端子を用いて構成しているため、半導体素子1と伝送線路体2の厚み方向に公差、つまり、段差が生じていたとしても、確実に組立ることができ、電気的な接続も確実になり、確実な高周波信号の伝送ができる。
さらに、実施の形態1に係る半導体モジュールは、半導体素子1と伝送線路体2の厚み方向に公差、つまり段差が生じていたとしても、この段差を信号用接続端子7と複数のグラウンド用接続端子8a~8fが吸収するため、半導体素子1を実装したインターポーザー基板3を放熱板4に対して押し付けた構成にでき、半導体素子1の裏面及び伝送線路体2の裏面が放熱板4の表面に密接でき、半導体素子1を実装したインターポーザー基板3及び伝送線路体2を放熱板4に安定的に実装でき、かつ、半導体素子1の裏面と放熱板4の表面との間の熱抵抗を小さくでき、半導体素子1が発生する熱を放熱板4によって効率よく放熱できる。
実施の形態2.
実施の形態2に係る半導体モジュールを図13を用いて説明する。
実施の形態2に係る半導体モジュールは、実施の形態1に係る半導体モジュールに対して、半導体素子1の厚みが薄い半導体素子1’に適用した実施の形態であり、半導体素子1’に対応する位置に突部4A1を有した放熱板4Aを用いたものである。
すなわち、放熱板4Aは、半導体素子11の裏面が密接される部位に突部4A1が形成される。
実施の形態2に係る半導体モジュールは、実施の形態1に係る半導体モジュールに対して、半導体素子1’の厚み及び突部4A1を有した放熱板4Aが異なるだけであり、その他の構成要素については同じである。
なお、図13中、図1に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
実施の形態2に係る半導体モジュールも、実施の形態1に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
実施の形態3.
実施の形態3に係る半導体モジュールを図14から図18を用いて説明する。
実施の形態3に係る半導体モジュールは、実施の形態1に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図14から図18中、実施の形態1の説明に用いた図に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
すなわち、実施の形態1に係る半導体モジュールにおける伝送線路体2が誘電体基板の表面に信号伝送部21である信号用パッド及び信号伝送部21が接続される信号用伝送線路22を有しているのに対して、実施の形態3に係る半導体モジュールにおける伝送線路体2Aは、誘電体基板の裏面に信号伝送部21及び信号用伝送線路22を有している点で相違し、この相違に基づき、信号伝送部21と信号用接続端子7との接続及び信号伝送部21が対応する放熱板4Bの表面に掘り込み部4B1を有する点が相違する。
伝送線路体2Aは、図16に示すように、伝送線路体2を構成する誘電体基板の表面にグラウンド層23を有し、誘電体基板の裏面に、図17に示すように、信号用パッドである信号伝送部21、信号伝送部21に接続され、信号伝送部21に入力された高周波信号を伝送する信号用伝送線路22、及び信号伝送部21及び信号用伝送線路22と電気的に離隔して形成された地導体からなるグラウンド部24を有し、図14から図17に示すように、信号用接続端子7が挿入される貫通ビア25が誘電体基板に形成される。
信号伝送部21及び信号用伝送線路22とグラウンド部24は、誘電体基板の裏面上に蒸着等によって形成され、パターニングされた導体層である。
貫通ビア25の誘電体基板の表面に形成されるランドは、グラウンド層23と電気的に離隔して形成される。
信号用接続端子7は、図14から図17に示すように、他端部に位置する固定部71の後端部が貫通ビア25を挿通し、後端においてはんだ等の導電性接着剤9により伝送線路体2Aの裏面に形成された信号伝送部21に電気的及び機械的に接続される。
また、信号用接続端子7は、固定部71の後端部において、誘電体基板の表面に形成される貫通ビア25のランドに電気的及び機械的に接続されてもよい。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、図14から図16に示すように、実施の形態1に係る半導体モジュールにおけるグラウンド用接続端子8a~8fと同様に、信号用接続端子7を囲むように配置され、信号用接続端子7とにより疑似的な同軸線路を構成し、他端部に位置する固定部8a1~8f1の後端が伝送線路体2の表面に形成されたグラウンド層23に電気的及び機械的に接続される。
放熱板4Bは、図14、図15、図18に示すように、伝送線路体2Aの信号伝送部21及び信号用伝送線路22が対向する表面に、伝送線路体2Aの信号伝送部21及び信号用伝送線路22と物理的に離隔する掘り込み部4B1を有する。
伝送線路体2Aの裏面に形成されたグラウンド部24は、放熱板4Bの表面に密接される。
実施の形態3に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態1に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
実施の形態4.
実施の形態4に係る半導体モジュールを図19を用いて説明する。
実施の形態4に係る半導体モジュールは、実施の形態3に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図19中、図14に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
すなわち、実施の形態4に係る半導体モジュールにおける伝送線路体2Bは、実施の形態3に係る半導体モジュールにおける伝送線路体2Aに対して、さらに、誘電体基板の裏面に形成された信号用伝送線路22aに、誘電体基板に形成された貫通ビア26を介して電気的に接続される信号用伝送線路22bが誘電体基板の表面に形成された点が相違する。
信号用伝送線路22b及び貫通ビア26の誘電体基板の表面に形成されるランドは、グラウンド部23と電気的に離隔して形成される。
信号用伝送線路22bとグラウンド部23は、誘電体基板の表面上に蒸着等によって形成され、パターニングされた導体層である。
なお、貫通ビア26は、貫通ビアにかぎらず、穴埋め蓋メッキビアなど仕様に合わせたビアで良い。
実施の形態4に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態3に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
実施の形態5.
実施の形態5に係る半導体モジュールを図20を用いて説明する。
実施の形態5に係る半導体モジュールは、実施の形態3に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図20中、図16に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
すなわち、実施の形態5に係る半導体モジュールにおける伝送線路体2Cは、実施の形態3に係る半導体モジュールにおける伝送線路体2Aに対して、複数のグラウンド用接続端子8a~8fに対応して複数の貫通ビア27a~27fを形成した点で相違する。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fはそれぞれ、図示していないが、実施の形態3に係る半導体モジュールにおける信号用接続端子7の固定部71の後端部が貫通ビア25を挿通し、後端においてはんだ等の導電性接着剤により伝送線路体2Aの裏面に形成された信号伝送部21に電気的及び機械的に接続されると同様に、固定部8a1~8f1の後端部が対応する貫通ビア27a~27fを挿通し、後端においてはんだ等の導電性接着剤により伝送線路体2Cの裏面に形成されたグラウンド層24に電気的及び機械的に接続される。
また、複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、固定部8a1~8f1の後端部において、誘電体基板の表面に形成される貫通ビア27a~27fのランドに電気的及び機械的に接続されてもよい。
実施の形態5に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態3に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
実施の形態6.
実施の形態6に係る半導体モジュールを図21及び図22を用いて説明する。
実施の形態6に係る半導体モジュールは、実施の形態3に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図21中、図14に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
すなわち、実施の形態5に係る半導体モジュールは、実施の形態3に係る半導体モジュールが伝送線路体2Aの信号伝送部21及び信号用伝送線路22と放熱板4Bの表面とを物理的に離隔するために、放熱板4Bの表面に掘り込み部4B1を形成したのに対し、伝送線路体2Aの裏面と放熱板4の表面との間に伝送線路体2Aの信号伝送部21及び信号用伝送線路22を囲み、伝送線路体2Aの信号伝送部21及び信号用伝送線路22と放熱板4の表面とを物理的に離隔するスペーサ41を設けたものである。
スペーサ41は、伝送線路体2Aの裏面に形成された信号伝送部21及び信号用伝送線路22を囲むように空間部41aが形成され、囲む位置において枠体41bとされた構成を有する。
スペーサ41は、放熱板4と同じ材質の金属である。なお、スペーサ41は導体、もしくは表面にメッキ処理がなされた絶縁体であればよい。
実施の形態6に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態3に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
実施の形態7.
実施の形態7に係る半導体モジュールを図23から図28を用いて説明する。
実施の形態7に係る半導体モジュールは、実施の形態1に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
図23から図26中、実施の形態1の説明に用いた図に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
すなわち、実施の形態7に係る半導体モジュールは、実施の形態1に係る半導体モジュールが伝送線路体2としてマイクロストリップ線路を用いていたのに対して、伝送線路体200として導波管を用いた点で相違し、この相違に基づき、信号用接続端子7及び複数のグラウンド用接続端子8a~8fと導波管との接続関係が相違する。
伝送線路体200は、図25及び図26に示すように、縦断面が矩形であり、上壁200a、下壁200b、両側壁200c、200d及び一端壁200eを有する導体で構成された導波管であり、導波管による導波路201は、一端が短絡され、他端が開放された構成となる。
以下、説明を分かり易くするため、伝送線路体200を導波管200として説明する。
導波管200による導波路201は、上壁200a、下壁200b、両側壁200c、200d及び一端壁200eにより囲まれた空間であり、一端壁200e側に導波路201の高周波信号の給電部がある。
この給電部が伝送線路体200の信号伝送部である。
また、導波管200の一端壁200eは短絡されている。つまり、導波管200の一端壁200eの内面は短絡面である。
導波管200は、導波路201内における高周波信号の給電部に対応した位置に、信号用接続端子7の他端部に位置する固定部71の後端部が挿入される端子挿入孔202を上壁200aに有する。
導波管200による導波路201の形状は、図26に示すように、一端壁200eから開放端まで同一幅であり、同一高さである。
なお、導波管200による導波路201の形状は、図23のIII-III断面図である図27に示すように、一端壁200e側において、一端壁200eから幅W2から幅W1に先細になるテーパ部を有し、テーパ部に連続して開放端まで同一幅W1となす形状でもよい。
幅W1と幅W2は、所望の電気特性を実現するために設計的に選ばれた値である。
また、一端壁200eからのテーパ部は、図27に示す形状とは逆に、一端壁200eから先太になるテーパ部でもよい。
更に、導波管200による導波路201の形状は、図28に示すように、一端壁200e側において、一端壁200eから幅W2から幅W1に階段状に狭くなる階段状部を有し、階段状部に連続して開放端まで同一幅W1となす形状でもよい。
幅W1と幅W2及び階段形状は、所望の電気特性を実現するために設計的に選ばれた値である。
また、一端壁200eからの階段状部は、図28に示す形状とは逆に、一端壁200eから広くなる階段状部でもよい。
信号用接続端子7は、図23及び図24に示すように、他端部に位置する固定部71の後端部が端子挿入孔202を挿通し、後端部において絶縁性接着剤210により導波管200の上壁200aの内面に固定される。
なお、信号用接続端子7に対する導波管200の上壁200aへの固定は内面ではなく、後端部において外面に絶縁性接着剤により固定してもよい。
信号用接続端子7の固定部71は、図24に示すように、導波管200の上壁200aの裏面から長さy1挿入される。固定部71における導波管200の内部に挿入された部分は導波管200における導波路201の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
固定部71における挿入する長さy1は、信号用接続端子7と複数のグラウンド用接続端子8a~8fにより構成される疑似的な同軸線路と導波管200との接続において、所望の電気特性が得られるような長さに調整される。
信号用接続端子7は、一端部に位置する可動部72が導波管200の上壁200aの表面から突出する。
信号用接続端子7の可動部72の先端は、半導体素子1を実装したインターポーザー基板3の表面が放熱板4の表面に対向して配置された際、インターポーザー基板3の表面に形成された伝送線路体用信号パッド33に接して押圧され、信号用接続端子7の可動部72が固定部71側に移動する。
その結果、伝送線路体用信号パッド33は、信号用接続端子7の可動部72の先端に圧力が加えられた状態で密接される。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、図23及び図24に示すように、信号用接続端子7を囲むように配置され、信号用接続端子7とにより疑似的な同軸線路を構成する。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、図23から図25に示すように、信号用接続端子7を中心に同心円上に信号用接続端子7を囲むように配置され、他端部に位置する固定部8a1~8f1の後端が導波管200の上壁200aの表面に電気的及び機械的に接続される。
信号用接続端子7を囲む導波管200の上壁200aの表面における周囲がグラウンド部となる。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、一端部に位置する可動部8a2~8f2が導波管200の上壁200aの表面から突出する。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fそれぞれの可動部8a2~8f2の先端は、半導体素子1を実装したインターポーザー基板3の表面が放熱板4の表面に対向して配置された際、インターポーザー基板3の表面に形成されたグラウンド部34に接して押圧され、複数のグラウンド用接続端子8a~8fそれぞれの可動部8a2~8f2が固定部8a1~8f1側に移動する。
その結果、グラウンド部34は、複数のグラウンド用接続端子8a~8fそれぞれの可動部8a2~8f2の先端に圧力が加えられた状態で密接される。
なお、グラウンド用接続端子8a~8fの数は、6つ以上でも6つ以下であってもよく、また、図11に示したものと同様に、信号用接続端子7の両側にそれぞれ直線上に複数配置したものでも良い。
また、信号用接続端子7及びグラウンド用接続端子8a~8fは、図12に示すように、固定部71、8a1~8f1において、可動部72、8a2~8f2側に位置するバネ機構収納部F1に対して径が小さい小径部W2を有したものでも良い。
実施の形態7に係る半導体モジュールは、実施の形態1に係る半導体モジュールと同様に、半導体素子1を導電性接着剤5a、5bと導電性接着剤6a~6dを用いてインターポーザー基板3の表面にフリップチップ実装した後、半導体素子1を実装したインターポーザー基板3を、表面が放熱板4の表面に対向配置させ、半導体素子1の裏面が放熱板4の表面に密着させるように、図23に示す矢印A方向にインターポーザー基板3を放熱板4に押し付ける。
その結果、半導体素子1の表面に形成された出力信号線12bと出力信号端子11bからインターポーザー基板3の表面に形成された出力側半導体素子用信号パッド31bと出力側信号線32bと伝送線路体用信号パッド33を介して信号用接続端子7により導波管200の一端壁200e側に位置する導波路201の高周波信号の給電部と電気的に接続され、高周波信号が信号用接続端子7の固定部71における給電ピンとして機能する部位から導波管200による導波路201内に給電される。
以上のように、実施の形態7に係る半導体モジュールは、半導体素子1をインターポーザー基板3上にフリップチップ実装される構成とし、半導体素子1の入力信号端子11a及び出力信号端子11bとインターポーザー基板3の入力側半導体素子用信号パッド31aと出力側半導体素子用信号パッド31bとの接続、及び半導体素子1のグラウンド端子13a~13dとインターポーザー基板3のグラウンド部34との接続を、導電性接着剤5a、5b、6a~6dによって行っているので、導電性接着剤5a、5b、6a~6dが小さく、実装公差も小さいことから、寄生インダクタンスの影響、及び電気特性の劣化を軽減することができる。
また、実施の形態7に係る半導体モジュールは、インターポーザー基板3の伝送線路体用信号パッド33と導波管200の一端壁200e側に位置する導波路201の高周波信号の給電部とを、固定部に対して伸縮する可動部を有する信号用接続端子7により接続し、インターポーザー基板3のグラウンド部34と信号用接続端子7を囲む導波管200の上壁200aの表面におけるグラウンド部となる周囲とを、それぞれが固定部に対して伸縮する可動部を有する複数のグラウンド用接続端子8a~8fにより信号用接続端子7を囲むように配置されて接続したので、信号用接続端子7と複数のグラウンド用接続端子8a~8fとにより構成される疑似的な同軸線路を、可動部を有する接続端子を用いて構成しているため、半導体素子1と伝送線路体2の厚み方向に公差、つまり、段差が生じていたとしても、確実に組立ることができ、電気的な接続も確実になり、確実な高周波信号の伝送ができる。
さらに、実施の形態7に係る半導体モジュールは、半導体素子1と導波管200の厚み方向に公差、つまり段差が生じていたとしても、この段差を信号用接続端子7と複数のグラウンド用接続端子8a~8fが吸収するため、半導体素子1を実装したインターポーザー基板3を放熱板4に対して押し付けた構成にでき、半導体素子1の裏面及び導波管200の裏面が放熱板4の表面に密接でき、半導体素子1を実装したインターポーザー基板3及び導波管200を放熱板4に安定的に実装でき、かつ、半導体素子1の裏面と放熱板4の表面との間の熱抵抗を小さくでき、半導体素子1が発生する熱を放熱板4によって効率よく放熱できる。
実施の形態7に係る半導体モジュールは、伝送線路体200を導波管200としているため、高周波信号の伝送線路体として耐電力が向上し、高周波モジュールとしての大電力化に寄与する。
実施の形態7に係る半導体モジュールは、インターポーザー基板3の伝送線路体用信号パッド33と導波路201の高周波信号の給電部とを信号用接続端子7により、インターポーザー基板3のグラウンド部34と信号用接続端子7を囲む導波管200の上壁200aの表面におけるグラウンド部となる周囲とを複数のグラウンド用接続端子8a~8fにより、鉛直方向に接続する構成であるため、インターポーザー基板3と導波管200とを水平方向に配置したものに対して小型化できる。
実施の形態8.
実施の形態8に係る半導体モジュールを図29から図31を用いて説明する。
実施の形態8に係る半導体モジュールは、実施の形態7に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図29中、図23に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
すなわち、実施の形態8に係る半導体モジュールは、実施の形態7に係る半導体モジュールに対して、図29に示すように、信号用接続端子7における他端部に位置する固定部71における、導波路の内部に挿入された部分に導体板73が装着された点が相違する。
導体板73は、図30に示すように、円形の金属板からなり、導体板73における表面の中心に信号用接続端子7における固定部71の後端を接触させてはんだ等の導電性接着剤により、導体板73が信号用接続端子7における固定部71に接続される。
導体板73は、信号用接続端子7と導波路201との間の電気特性を調整するために設けられる。
なお、導体板73は、図31に示すように、円形の金属板の中心に信号用接続端子7における固定部71の後端部が挿入される貫通孔73aを有するものでもよく、信号用接続端子7における固定部71の後端部が貫通孔73aに挿入されてはんだ等の導電性接着剤により、導体板73が信号用接続端子7における固定部71に接続されるものでもよい。
また、実施の形態8に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールで説明したように、導波路201の形状は、一端から開放端まで同一幅のもの、一端側にテーパ部を有するもの、一端側に階段状部を有するもののいずれの形状でもよい。
実施の形態8に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
実施の形態9.
実施の形態9に係る半導体モジュールを図32から図34を用いて説明する。
実施の形態9に係る半導体モジュールは、実施の形態7に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図32中、図23に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
すなわち、実施の形態9に係る半導体モジュールは、実施の形態7に係る半導体モジュールに対して、図32に示すように、先端部が導波路201の内部に位置して信号用接続端子7の固定部71に離隔して対向し、放熱板4Cに装着された金属柱74を備えた点が相違する。
放熱板4Cは、図32及び図33に示すように、信号用接続端子7の他端部に位置する固定部71の後端に対向する位置にねじ穴である装着部4C1が形成される。
導波管200の下壁200bに、図32及び図34に示すように、信号用接続端子7の他端部に位置する固定部71の後端に対向する位置に貫通孔203が形成される。
放熱板4Cの装着部4C1であるねじ穴の中心軸と導波管200の下壁200bの貫通孔203の中心軸は同軸である。
金属柱74となるねじは、放熱板4Cの裏面から装着部4C1であるねじ穴に螺合されて挿入され、導波管200の下壁200bの貫通孔203を挿通し、先端部が導波路201の内部に位置する。
金属柱74における先端部の先端面と信号用接続端子7における固定部71の後端面とは接触しない範囲で対向する。
金属柱74は、信号用接続端子7と導波路201との間の電気特性を調整するために設けられる。
金属柱74は、ねじに限られるものではなく、棒状の金属であればよい。この場合、放熱板4Cの装着部4C1は棒状の金属が挿入され導電性接着剤により固定するための貫通孔である。
なお、実施の形態9に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールで説明したように、導波路201の形状は、一端から開放端まで同一幅のもの、一端側にテーパ部を有するもの、一端側に階段状部を有するもののいずれの形状でもよい。
また、実施の形態9に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態8に係る半導体モジュールで説明したように、信号用接続端子7の固定部71に導体板73が装着されたものでもよい。
実施の形態9に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
実施の形態10.
実施の形態10に係る半導体モジュールを図35から図37を用いて説明する。
実施の形態10に係る半導体モジュールは、実施の形態7に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図35から図37中、図23から図25に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
また、図35から図37において、グラウンド用接続端子8a、8bの部分も理解しやすいように断面表示している。
すなわち、実施の形態10に係る半導体モジュールにおける導波管200Aは、実施の形態7に係る半導体モジュールにおける導波管200に対して、図37に示すように、複数のグラウンド用接続端子8a~8fに対応して複数の端子挿入孔204a~204fを導波管200の上壁200aに有する点で相違し、この相違に基づき、複数のグラウンド用接続端子8a~8fと導波管200Aとの接続関係が相違する。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、図35及び図36に示すように、それぞれが他端部に位置する固定部81の後端部が対応する端子挿入孔204a~204fを挿通し、後端部において半田等の導電性接着剤211a~211fにより導波管200の上壁200aの内面に電気的及び機械的に接続される。
なお、複数のグラウンド用接続端子8a~8fに対する導波管200Aの上壁200aへの固定は内面ではなく、後端部において外面に導電性接着剤により固定してもよい。
なお、実施の形態10に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールで説明したように、導波路201の形状は、一端から開放端まで同一幅のもの、一端側にテーパ部を有するもの、一端側に階段状部を有するもののいずれの形状でもよい。
また、実施の形態10に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態8に係る半導体モジュールで説明したように、信号用接続端子7の固定部71に導体板73が装着されたものでもよい。
さらに、実施の形態10に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態9に係る半導体モジュールで説明したように、先端部が導波路201の内部に位置して信号用接続端子7の固定部71に対向し、放熱板4cに装着された金属柱74を備えたものでもよい。
実施の形態10に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
実施の形態11.
実施の形態11に係る半導体モジュールを図38から図42を用いて説明する。
実施の形態11に係る半導体モジュールは、実施の形態7に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図38中、図23に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
すなわち、実施の形態11に係る半導体モジュールにおける伝送線路体200Bは、実施の形態7に係る半導体モジュールにおける伝送線路体200に対して、導体からなる導体側壁220と導体上壁230とを有する導波管である点で相違し、この相違に基づき、信号用接続端子7及び複数のグラウンド用接続端子8a~8fと導波管との接続関係が相違する。
導体側壁220は、図40に示すように、両側壁220a、220b及び一端壁220cを有し、図38及び図39に示すように、両側壁220a、220b及び一端壁220cの底面が放熱板4の表面に密接する。
導体上壁230は、誘電体からなる上壁用基板231、及び上壁用基板231の表面及び裏面それぞれに地導体232、233を有する。
導体上壁230において、地導体232と地導体233は、上壁用基板231の表面から裏面に貫通する複数のビアにより電気的に接続される。
導体側壁220の両側壁220a、220b及び一端壁220cそれぞれの表面と導体上壁230の地導体233とは、例えば、はんだ等の導電性接着剤により固定される。
導体側壁220の両側壁220a、220b及び一端壁220cそれぞれの内面と導体上壁230の地導体233と放熱板4の表面に囲まれた空間が、一端が短絡され、他端が開放された導波路201を形成する。
導波路201の一端壁220c側に導波路201の高周波信号の給電部がある。
この給電部が伝送線路体200Bの信号伝送部である。
導体上壁230は、導波路201の高周波信号の給電部に対応した位置に貫通ビアによる端子挿入孔234を有する。
端子挿入孔234である貫通ビアは、図38及び図41に示すように、導体上壁230の表面における地導体232と電気的及び物理的に離隔されたランド234aを有し、導体上壁230の裏面に地導体233と電気的及び物理的に離隔されたランド234bを有する。
信号用接続端子7は、図38に示すように、他端部に位置する固定部71の後端部が端子挿入孔234を挿通し、後端部において導電性接着剤212によりランド234bに接着され、導体上壁230に固定される。
信号用接続端子7に対する導体上壁230への固定は、後端部においてランド234aに導電性接着剤により接着してもよい。
信号用接続端子7の固定部71における導波路201の内部に挿入された部分は、伝送線路体200Bにおける導波路201の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、図38及び図41に示すように、信号用接続端子7を中心に同心円上に信号用接続端子7を囲むように配置され、他端部に位置する固定部8a1~8f1の後端が導体上壁230の地導体232の表面に電気的及び機械的に接続される。
信号用接続端子7を囲む導体上壁230の地導体232の表面における周囲がグラウンド部となる。
なお、導体上壁230は、図42に示すように、端子挿入孔234と複数のグラウンド用接続端子8a~8fとの間に、端子挿入孔234を中心に同心円上に端子挿入孔234を囲むように配置され、地導体232と地導体233とを電気的に接続するビア235a~235fを形成し、端子挿入孔234である貫通ビアを内導体とし、ビア235a~235fを外導体とした疑似的な同軸線路を有するものでもよい。
ビア235a~235fは仕様に応じて、貫通ビアとしても、穴埋め蓋メッキビアとしてもよい。
また、ビア235a~235fの配置及び個数は、疑似的な同軸線路の所望の特性インピーダンスが実現できればよく、任意の配置、個数としてもよい。
さらに、ビア235a~235fは、導波路201及びインターポーザー基板3に形成された伝送線路との電気的な干渉を防ぐために、導体上壁230における任意の位置に複数個配置してもよい。
なお、実施の形態11に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールで説明したように、導波路201の形状は、一端から開放端まで同一幅のもの、一端側にテーパ部を有するもの、一端側に階段状部を有するもののいずれの形状でもよい。
また、実施の形態11に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態8に係る半導体モジュールで説明したように、信号用接続端子7の固定部71に導体板73が装着されたものでもよい。
さらに、実施の形態11に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態9に係る半導体モジュールで説明したように、先端部が導波路201の内部に位置して信号用接続端子7の固定部71に対向し、放熱板4Cに装着された金属柱74を備えたものでもよい。
実施の形態11に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
しかも、実施の形態11に係る半導体モジュールは、導体からなる導体側壁と導体上壁とを有する導波管を用いているので、導体上壁における導波路として使用しない部分に、チップコンデンサ等のチップ部品を実装でき、他のマイクロストリップ線路等の信号線を形成でき、これにより、高密度な構成を実現できる。
実施の形態12.
実施の形態12に係る半導体モジュールを図43及び図45を用いて説明する。
実施の形態12に係る半導体モジュールは、実施の形態11に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図43及び図44中、図38及び図41に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
また、図43において、グラウンド用接続端子8a、8bの部分も理解しやすいように断面表示している。
すなわち、実施の形態12に係る半導体モジュールにおける伝送線路体200Cは、実施の形態11に係る半導体モジュールにおける伝送線路体200Bに対して、図44に示すように、複数のグラウンド用接続端子8a~8fに対応して複数の貫通ビア236a~236fを伝送線路体200Cの導体上壁230に有する点で相違し、この相違に基づき、複数のグラウンド用接続端子8a~8fと導体上壁230の地導体232、233との接続関係が相違する。
複数の貫通ビア236a~236fは、図44に示すように、信号用接続端子7を囲むように配置され、それぞれが導体上壁230の地導体232と地導体233とを電気的に接続する貫通ビアである。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、図43に示すように、それぞれが他端部に位置する固定部81の後端部が対応する貫通ビア236a~236fを挿通し、後端部においてはんだ等の導電性接着剤237a~237fにより導体上壁230の地導体233の表面に電気的及び機械的に接続される。
なお、複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、導体上壁230の地導体232の表面に導電性接着剤により固定してもよい。
また、複数のグラウンド用接続端子8a~8fの導波路201の内部に延伸させる長さは、電気的な特性に影響が出ない範囲で、任意としてもよい。
なお、導体上壁230は、図45に示すように、端子挿入孔234と貫通ビア236a~236fとの間に、端子挿入孔234を中心に同心円上に端子挿入孔234を囲むように配置され、地導体232と地導体233とを電気的に接続するビア235a~235fを形成し、端子挿入孔234である貫通ビアを内導体とし、ビア235a~235fを外導体とした疑似的な同軸線路を有するものでもよい。
実施の形態12に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態10に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
しかも、実施の形態12に係る半導体モジュールは、導体からなる導体側壁と導体上壁とを有する導波管を用いているので、導体上壁における導波路として使用しない部分に、チップコンデンサ等のチップ部品を実装でき、他のマイクロストリップ線路等の信号線を形成でき、これにより、高密度な構成を実現できる。
実施の形態13.
実施の形態13に係る半導体モジュールを図46及び図47を用いて説明する。
実施の形態13に係る半導体モジュールは、実施の形態7に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図46及び図47中、図23に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
すなわち、実施の形態13に係る半導体モジュールにおける伝送線路体200Dは、実施の形態7に係る半導体モジュールにおける伝送線路体200に対して、金属板である放熱板4Dに形成された導波路201を構成するための導波路用溝4D1と、導体からなる導体上壁230とを有する導波管である点で相違し、この相違に基づき、信号用接続端子7及び複数のグラウンド用接続端子8a~8fと導波管との接続関係が相違する。
放熱板4Dの表面に、信号用接続端子7からの高周波信号を伝送する位置に導波路用溝4D1が形成される。
導波路用溝4D1は、図47に示すように縦断面が矩形であり、一端が開放される。
導体上壁230は、誘電体からなる上壁用基板231、及び上壁用基板231の表面及び裏面それぞれに地導体232、233を有する。
導体上壁230において、地導体232と地導体233は、上壁用基板231の表面から裏面に貫通する複数のビアにより電気的に接続される。
導体上壁230は、放熱板4Dの導波路用溝4D1を覆い、導体上壁230の地導体233が放熱板4Dの表面に密接し、導体上壁230の地導体233と放熱板4Dの表面が、例えば、はんだ等の導電性接着剤により接続される。
導体上壁230の地導体233と放熱板4の導波路用溝4D1に囲まれた空間が、一端が短絡され、他端が開放された導波路201を形成する。
導波路201の一端側に導波路201の高周波信号の給電部がある。
この給電部が伝送線路体200Dの信号伝送部である。
導体上壁230は、導波路201の高周波信号の給電部に対応した位置に貫通ビアによる端子挿入孔234を有する。
信号用接続端子7は、図46に示すように、他端部に位置する固定部71の後端部が端子挿入孔234を挿通し、後端部において導電性接着剤212により端子挿入孔234である貫通ビアのランドに接着され、導体上壁230に固定される。
信号用接続端子7の固定部71における導波路201の内部に挿入された部分は、伝送線路体200Dにおける導波路201の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、図46に示すように、信号用接続端子7を中心に同心円上に信号用接続端子7を囲むように配置され、他端部に位置する固定部8a1~8f1の後端が導体上壁230の地導体232の表面に電気的及び機械的に接続される。
信号用接続端子7を囲む導体上壁230の地導体232の表面における周囲がグラウンド部となる。
なお、実施の形態13に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールで説明したように、導波路201の形状は、一端から開放端まで同一幅のもの、一端側にテーパ部を有するもの、一端側に階段状部を有するもののいずれの形状でもよい。
また、実施の形態13に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態8に係る半導体モジュールで説明したように、信号用接続端子7の固定部71に導体板73が装着されたものでもよい。
さらに、実施の形態13に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態9に係る半導体モジュールで説明した金属柱74と同様に、先端部が導波路201の内部に位置して信号用接続端子7の固定部71に対向し、導波路用溝4D1内において、放熱板4Dに装着された金属柱74を備えたものでもよい。
また、さらに、実施の形態13に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態12に係る半導体モジュールで説明したように、複数のグラウンド用接続端子8a~8fに対応して複数の貫通ビア236a~236fを伝送線路体200Dの導体上壁230に形成し、複数のグラウンド用接続端子8a~8fそれぞれが他端部に位置する固定部81の後端部が対応する貫通ビア236a~236fを挿通し、後端部においてはんだ等の導電性接着剤237a~237fにより導体上壁230の地導体233の表面に電気的及び機械的に接続されたものでもよい。
実施の形態13に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
しかも、実施の形態13に係る半導体モジュールは、金属板である放熱板に導波管を構成する導波管側壁面及び導波管底面となす導波路用溝を形成し、導波路用溝における導波管側壁面及び導波管底面と導体からなる導体上壁とにより導波管を構成したので、別部材を用いることがなく製造できるため安価である。
さらに、導体上壁における導波路として使用しない部分に、チップコンデンサ等のチップ部品を実装でき、他のマイクロストリップ線路等の信号線を形成でき、これにより、高密度な構成を実現できる。
実施の形態14.
実施の形態14に係る半導体モジュールを図48及び図49を用いて説明する。
実施の形態14に係る半導体モジュールは、実施の形態13に係る半導体モジュールに対して次の点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図48中、図46に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
すなわち、実施の形態13に係る半導体モジュールにおける放熱板4Dに導波路用溝4D1に対して、実施の形態14に係る半導体モジュールは、放熱板4Eに主溝4E1と副溝4E2を有する導波路用溝を形成した点で相違する。
導波路用溝における主溝4E1の形状は、図48及び図49に示すように、幅W1、深さH1の縦断面が矩形である。
縦断面が矩形であり、他端が開放される。
導波路用溝における副溝4E2は、図48及び図49に示すように、主溝4E1と一端側で連通し、副溝4E2の形状は、幅W1より狭い幅W3と深さH1より深い深さH2の縦断面が矩形である。
なお、主溝4E1の深さH1と副溝4E2の深さH2との関係は、深さH2が深さH1より深いものに限らず、深さH1と同じもしくは深さH1より浅くてもよく、また、主溝4E1の幅W1と副溝4E2の幅W3との関係は、幅W3が幅W1より狭いものに限らず、幅W1と同じもしくは幅W1より広いものでもよく、要は、副溝4E2における高周波信号の伝送方向の長さLと、深さH1と深さH2との関係、及び幅W1と幅W3との関係は、信号用接続端子7と導波路201との間に所望の電気特性が得られるように調整する。
実施の形態14に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態13に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
実施の形態15.
実施の形態15に係る半導体モジュールを図50から図52を用いて説明する。
実施の形態15に係る半導体モジュールは、実施の形態7に係る半導体モジュールが伝送線路体200として導波管を用いていたのに対して伝送線路体200Eとして誘電体基板にビアを打ち込んで導波管モードで信号を伝搬する誘電体基板集積導波路(SIW:Substrate integrated waveguide、以下、SIWと称す)の一種である中空のSIWを用いた点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図50中、図23及び図38に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
伝送線路体200Eは、側壁体240と導体上壁230とを有する。
側壁体240は、図50及び図51に示されるように、表面から裏面まで切りかかれた他端開放の切り欠き部241aを有する誘電体基板241と、誘電体基板の表面及び裏面それぞれに形成された地導体242、243と、誘電体基板241の切り欠き部241aの周囲に切り欠き部241aを囲うように配置され、それぞれが誘電体基板241の表面から裏面に貫通して誘電体基板241の表面及び裏面の地導体242、243を電気的に接続する複数のビア244を有する。
複数のビア244は側壁における疑似的な導体壁として機能する。
複数のビア244は貫通ビアとしても、穴埋め蓋メッキビアとしてもよい。
側壁体240はプリント基板の一部として形成される。
側壁体240における誘電体基板241の裏面に形成された地導体243は放熱板4の表面に密接する。
導体上壁230は、誘電体からなる上壁用基板231、及び上壁用基板231の表面及び裏面それぞれに地導体232、233を有する。
導体上壁230において、地導体232と地導体233は、上壁用基板231の表面から裏面に貫通する複数のビアにより電気的に接続される。
導体上壁230は側壁体240の切り欠き部241aの表面を覆い、導体上壁230の裏面に形成された地導体233と側壁体240における誘電体基板241の表面に形成された地導体242とは、例えば、はんだ等の導電性接着剤により固定される。
上壁用基板231の裏面における地導体233と側壁体240の複数のビア244と放熱板4の表面に囲まれた領域(図52において点線にて起こった部分)が、一端が短絡され、もう一端が開放された導波路201を形成する。
導波路201の一端側に導波路201の高周波信号の給電部がある。
この給電部が伝送線路体200Eの信号伝送部である。
導体上壁230は、導波路201の高周波信号の給電部に対応した位置に貫通ビアによる端子挿入孔234を有する。
端子挿入孔234である貫通ビアは、導体上壁230の表面における地導体232と電気的及び物理的に離隔されたランドを有し、導体上壁230の裏面に地導体233と電気的及び物理的に離隔されたランドを有する。
信号用接続端子7は、他端部に位置する固定部71の後端部が端子挿入孔234を挿通し、後端部において導電性接着剤212によりランドに接着され、導体上壁230に固定される。
信号用接続端子7の固定部71における導波路201の内部に挿入された部分は、伝送線路体200Aにおける導波路201の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
複数のグラウンド用接続端子8a~8fは、信号用接続端子7を中心に同心円上に信号用接続端子7を囲むように配置され、他端部に位置する固定部8a1~8f1の後端が導体上壁230の地導体232の表面に電気的及び機械的に接続される。
信号用接続端子7を囲む導体上壁230の地導体232の表面における周囲がグラウンド部となる。
なお、導体上壁230は、端子挿入孔234と複数のグラウンド用接続端子8a~8fとの間に、端子挿入孔234を中心に同心円上に端子挿入孔234を囲むように配置され、地導体232と地導体233とを電気的に接続するビア235a~235fを形成し、端子挿入孔234である貫通ビアを内導体とし、ビア235a~235fを外導体とした疑似的な同軸線路を有するものでもよい。
実施の形態15に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールで説明したように、導波路201の形状は、一端から開放端まで同一幅のもの、一端側にテーパ部を有するもの、一端側に階段状部を有するもののいずれの形状でもよい。
また、実施の形態15に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態8に係る半導体モジュールで説明したように、信号用接続端子7の固定部71に導体板73が装着されたものでもよい。
さらに、実施の形態15に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態9に係る半導体モジュールで説明したように、先端部が導波路201の内部に位置して信号用接続端子7の固定部71に対向し、放熱板4Cに装着された金属柱74を備えたものでもよい。
また、さらに、実施の形態15に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態12に係る半導体モジュールで説明したように、複数のグラウンド用接続端子8a~8fに対応して複数の貫通ビア236a~236fを伝送線路体200Eの導体上壁230に形成し、複数のグラウンド用接続端子8a~8fそれぞれが他端部に位置する固定部81の後端部が対応する貫通ビア236a~236fを挿通し、後端部においてはんだ等の導電性接着剤237a~237fにより導体上壁230の地導体233の表面に電気的及び機械的に接続されたものでもよい。
実施の形態15に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
しかも、実施の形態15に係る半導体モジュールは、誘電体基板にビアを打ち込んで導波管モードで信号を伝搬する中空のSIWを用いているので、基本的に誘電体基板により構成され、通常の導波管と同様の構成を実現しながら、切削加工を必要せず、安価に製造できる。
さらに、導波路として使用しない部分に、チップコンデンサ等のチップ部品を実装でき、他のマイクロストリップ線路等の信号線を形成でき、これにより、高密度な構成を実現できる。
実施の形態16.
実施の形態16に係る半導体モジュールを図53及び図54を用いて説明する。
実施の形態16に係る半導体モジュールにおける伝送線路体200Fは、実施の形態15に係る半導体モジュールにおける側壁体240と導体上壁230とを有する伝送線路体200Eに対して、側壁体240と導体上壁230と導体下壁250とを有する点が相違し、その他の構成要素については同じである。
なお、図53及び図54中、図50及び図52に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
導体下壁250は、誘電体からなる下壁用基板251、及び下壁用基板251の表面及び裏面それぞれに地導体252、253を有する。
導体下壁250において、地導体252と地導体253は、下壁用基板251の表面から裏面に貫通する複数のビアにより電気的に接続される。
導体下壁250は側壁体240の切り欠き部241aの裏面を覆い、導体下壁250の表面に形成された地導体252と側壁体240における誘電体基板241の裏面に形成された地導体243とは、例えば、はんだ等の導電性接着剤により固定される。
導体下壁250の裏面に形成された地導体253は放熱板4の表面に密接する。
放熱板4の上面と上壁用基板231の裏面における地導体233と側壁体240の複数のビア244と導体下壁250の表面に形成された地導体252に囲まれた領域(図54において点線にて起こった部分)が、一端が短絡され、もう一端が開放された導波路201を形成する。
実施の形態16に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態15に係る半導体モジュールと同様の効果を奏する。
実施の形態17.
実施の形態17に係る半導体モジュールを図55から図59を用いて説明する。
実施の形態17に係る半導体モジュールは、実施の形態7に係る半導体モジュールにおける半導体素子1と伝送線路体200とインターポーザー基板3と放熱板4との関係、特に、半導体素子1の出力信号端子11bからインターポーザー基板3の出力側半導体素子用信号パッド31bと出力側信号線32bと伝送線路体用信号パッド33を介して信号用接続端子7と複数のグラウンド用接続端子8a~8fにより構成される疑似的な同軸線路により伝送線路体200の信号伝送部である導波路201の高周波信号の給電部に至る高周波信号の伝送経路を、半導体素子1として4つの高周波電力増幅用半導体素子1A~1Dを用い、4つの高周波電力増幅用半導体素子1A~1Dの高周波出力を電力合成する高周波高出力増幅器モジュールに適用した半導体モジュールである。
半導体素子として、第1の高周波電力増幅用半導体素子1Aから第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dを含む。
第1の高周波電力増幅用半導体素子1Aから第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dは、それぞれが表面に入力信号端子11a1~11a4と出力信号端子11b1~11b4と、入力信号端子11a1~11a4に接続された入力信号線12a1~12a4と、出力信号端子11b1~11b4に接続された出力信号線12b1~12b4と、4つのグラウンド端子13a1~13a4、13b1~13b4、13c1~13c4、13d1~13d4を有する。
インターポーザー基板3Aは、図56及び図57に示すように、入力側半導体素子用信号パッド及び出力側半導体素子用信号パッドとして第1の高周波電力増幅用半導体素子1Aから第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dの入力信号端子11a1~11a4と出力信号端子11b1~11b4に対応した第1の出力側パッド31a1から第4の出力側パッド31a4と第1の増幅信号入力側パッド31b1から第4の増幅信号入力側パッド31b4を含む。
インターポーザー基板3Aは、伝送線路体用信号パッドとして第1の増幅信号出力側パッド331及び第2の増幅信号出力側パッド332を含み、第1の増幅信号入力側パッド31b1及び第2の増幅信号入力側パッド31b2と第1の増幅信号出力側パッドとを接続する第1の合成信号線321、及び第3の増幅信号入力側パッド31b3及び第4の増幅信号入力側パッド31b4と第2の増幅信号出力側パッドとを接続する第2の合成信号線322を有する。
インターポーザー基板3Aは、2つのインターポーザー基板3A1、3A2を含む。
インターポーザー基板3A1は、図57に示すように、誘電体基板301の表面に、第1の出力側パッド31a1及び第2の出力側パッド31a2と、第1の出力側パッド31a1及び第2の出力側パッド31a2それぞれに接続された第1の入力側信号線32a1及び第2の入力側信号線32a2と、第1の増幅信号入力側パッド31b1及び第2の増幅信号入力側パッド31b2と、第1の増幅信号出力側パッド331と、第1の合成信号線321と、地導体であるグラウンド部341を有し、誘電体基板301の裏面に地導体であるグラウンド層351を有する。
第1の入力側信号線32a1及び第2の入力側信号線32a2と第1の合成信号線321は、それぞれマイクロストリップ線路の伝送線路として機能する。
インターポーザー基板3A1は、第1の高周波電力増幅用半導体素子1Aからの高周波信号と第2の高周波電力増幅用半導体素子1Bからの高周波信号の電力合成回路を構成する。
インターポーザー基板3A2は、図57に示すように、誘電体基板302の表面に、第3の出力側パッド31a3及び第4の出力側パッド31a4と、第3の出力側パッド31a3及び第4の出力側パッド31a4それぞれに接続された第3の入力側信号線32a3及び第4の入力側信号線32a4と、第3の増幅信号入力側パッド31b3及び第4の増幅信号入力側パッド31b4と、第2の増幅信号出力側パッド332と、第2の合成信号線322と、地導体であるグラウンド部342を有し、誘電体基板302の裏面に地導体であるグラウンド層352を有する。
第3の入力側信号線32a3及び第4の入力側信号線32a4と第2の合成信号線322は、それぞれマイクロストリップ線路の伝送線路として機能する。
インターポーザー基板3A2は、第3の高周波電力増幅用半導体素子1Cからの高周波信号と第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dからの高周波信号の電力合成回路を構成する。
第1の高周波電力増幅用半導体素子1A及び第2の高周波電力増幅用半導体素子1Bはそれぞれ、図57に示すように、入力信号端子11a1及び入力信号端子11a2と出力信号端子11b1及び出力信号端子11b2それぞれが対応した第1のインターポーザー基板3A1の第1の出力側パッド31a1及び第2の出力側パッド31a2と第1の増幅信号入力側パッド31b1及び第2の増幅信号入力側パッド31b2と半田ボール等の導電性接着剤5a1、5a2、5b1、5b2により電気的に接続される。
第1の高周波電力増幅用半導体素子1A及び第2の高周波電力増幅用半導体素子1Bのグラウンド端子13a1~13d1、13a2~13d2それぞれに対して半田ボール等の導電性接着剤6a1~6d1、6a2~6d2によりインターポーザー基板3A1におけるグラウンド部341に電気的に接続される。
その結果、第1の高周波電力増幅用半導体素子1A及び第2の高周波電力増幅用半導体素子1Bは第1のインターポーザー基板3A1に実装される。
第3の高周波電力増幅用半導体素子1C及び第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dはそれぞれ、図57に示すように、入力信号端子11a3及び入力信号端子11a4と出力信号端子11b3及び出力信号端子11b4それぞれが対応した第2のインターポーザー基板3A2の第3の出力側パッド31a3及び第4の出力側パッド31a4と第3の増幅信号入力側パッド31b3及び第4の増幅信号入力側パッド31b4と半田ボール等の導電性接着剤5a3、5a4、5b3、5b4により電気的に接続される。
第3の高周波電力増幅用半導体素子1C及び第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dのグラウンド端子13a3~13d3、13a4~13d4それぞれに対して半田ボール等の導電性接着剤6a3~6d3、6a4~6d4によりインターポーザー基板3A1におけるグラウンド部341に電気的に接続される。
その結果、第3の高周波電力増幅用半導体素子1C及び第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dは第2のインターポーザー基板3A2に実装される。
なお、第1のインターポーザー基板3A1と第2のインターポーザー基板3A2を1つのインターポーザー基板としてもよい。
信号用接続端子は第1の信号用接続端子7A及び第2の信号用接続端子7Bを含む。
第1の信号用接続端子7A及び第2の信号用接続端子7Bはそれぞれ、図10に示すように、固定部71と先端に可動部72を有するスプリングプローブなどのばね構造端子であり、矢印Bに示すように、可動部72が固定部71に対して図示上下方向に伸縮する。
なお、第1の信号用接続端子7A及び第2の信号用接続端子7Bはそれぞれ、図12に示す構造でもよい。
第1の信号用接続端子7Aの可動部72の先端は、第1の高周波電力増幅用半導体素子1A及び第2の高周波電力増幅用半導体素子1Bを実装した第1のインターポーザー基板3Aの表面が放熱板4の表面に対向して配置された際、第1のインターポーザー基板3Aの表面に形成された第1の増幅信号出力側パッド331に接して押圧され、第1の信号用接続端子7Aの可動部72が固定部71側に移動する。
その結果、第1の増幅信号出力側パッド331は、第1の信号用接続端子7Aの可動部72の先端に圧力が加えられた状態で密接される。
第2の信号用接続端子7Bの可動部72の先端は、第3の高周波電力増幅用半導体素子1C及び第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dを実装した第2のインターポーザー基板3Bの表面が放熱板4の表面に対向して配置された際、第2のインターポーザー基板3Bの表面に形成された第2の増幅信号出力側パッド332に接して押圧され、第2の信号用接続端子7Bの可動部72が固定部71側に移動する。
その結果、第2の増幅信号出力側パッド332は、第2の信号用接続端子7Bの可動部72の先端に圧力が加えられた状態で密接される。
伝送線路体200Gは、信号伝送部が、第1の信号用接続端子7Aの固定部71が電気的に接続される第1の信号入力部、及び第2の信号用接続端子7Bの固定部71が電気的に接続される第2の信号入力部を含み、第1の信号入力部に入力された高周波信号と第2の信号入力部に入力された高周波信号とを合成する合成路を有する。
伝送線路体200Gは、図55及び図59に示すように、上壁200a、下壁200b、両側壁200c、200d及び一端壁200eを有する導体で構成された導波管である。
以下、説明を分かり易くするため、伝送線路体200Gを導波管200Gとして説明する。
導波管200Gにおける合成路201Gが、上壁200a、下壁200b、両側壁200c、200d及び一端壁200eそれぞれの内面に囲まれた空間に形成された、一端が短絡された第1の導波路201a、一端が短絡された第2の導波路201b、及び一端が第1の導波路201aの他端と第2の導波路201bの他端と連通し、他端が開放された合成導波路201cを含む。
合成路201Gにおける第1の導波路201a、第2の導波路201b、及び合成導波路201cの形状はそれぞれ、一端から他端まで同一幅である断面矩形状である。
なお、合成路201Gにおける第1の導波路201a及び第2の導波路201bはそれぞれ、一端から狭くなるテーパ部又は階段状部を有し、テーパ部又は階段状部に連続して他端までで同一幅であり、合成路201Gにおける合成導波路201cが一端から他端まで同一幅である形状でもよい。
第1の導波路201aにおける一端壁200e側に、伝送線路体200Gの信号伝送部における第1の信号入力部である第1の導波路201aの高周波信号の給電部がある。
第2の導波路201bにおける一端壁200e側に、伝送線路体200Gの信号伝送部における第2の信号入力部である第2の導波路201bの高周波信号の給電部がある。
また、導波管200の一端壁200eは短絡されている。つまり、導波管200の一端壁200eの内面は短絡面である。
第1の導波路201aの高周波信号の給電部に入力された高周波信号と第2の導波路201bの高周波信号の給電部に入力された高周波信号は、信号伝送部における合成導波路201cにより合成される。
導波管200Gは、導波管200Gの第1の導波路201aに給電された合成された高周波信号と導波管200Gの第2の導波路201bに給電された合成された高周波信号とを合成する電力合成回路を構成する。
導波管200Gは、第1の導波路201a内における高周波信号の給電部に対応した位置に、第1の信号用接続端子7Aの他端部に位置する固定部71の後端部が挿入される第1の端子挿入孔202aを上壁200aに有し、第2の導波路201b内における高周波信号の給電部に対応した位置に、第2の信号用接続端子7Bの他端部に位置する固定部71の後端部が挿入される第2の端子挿入孔202bを上壁200aに有する。
前記信号用接続端子における第1の信号用接続端子7Aは、図55及び図58に示すように、他端部に位置する固定部71の後端部が第1の端子挿入孔202aを図24と同様に長さy1挿通し、後端部において絶縁性接着剤210aにより導波管200Gの上壁200aの内面に固定される。
第1の信号用接続端子7Aにおける固定部71の、第1の導波路201aの内部に挿入された部分が、第1の導波路201aの高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
前記信号用接続端子における第2の信号用接続端子7Bは、図55及び図58に示すように、他端部に位置する固定部71の後端部が第2の端子挿入孔202bを図24と同様に長さy1挿通し、後端部において絶縁性接着剤210bにより導波管200Gの上壁200aの内面に固定される。
第2の信号用接続端子7Bにおける固定部71の、第2の導波路201bの内部に挿入された部分が、第2の導波路201bの高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
複数の第1のグラウンド用接続端子8a11~8f11は、図58に示すように、第1の信号用接続端子7Aを囲むように配置され、第1の信号用接続端子7Aとにより疑似的な同軸線路を構成する。
複数の第1のグラウンド用接続端子8a11~8f11は、図58に示すように、第1の信号用接続端子7Aを中心に同心円上に第1の信号用接続端子7Aを囲むように配置され、他端部に位置する固定部8a1~8f1の後端が導波管200Gの上壁200aの表面に電気的及び機械的に接続される。
第1の信号用接続端子7Aを囲む導波管200の上壁200aの表面における周囲がグラウンド部となる。
複数の第2のグラウンド用接続端子8a12~8f12は、図58に示すように、第2の信号用接続端子7Bを囲むように配置され、第2の信号用接続端子7Bとにより疑似的な同軸線路を構成する。
複数の第2のグラウンド用接続端子8a12~8f12は、図58に示すように、第2の信号用接続端子7Bを中心に同心円上に第2の信号用接続端子7Bを囲むように配置され、他端部に位置する固定部8a1~8f1の後端が導波管200Gの上壁200aの表面に電気的及び機械的に接続される。
第2の信号用接続端子7Bを囲む導波管200の上壁200aの表面における周囲がグラウンド部となる。
複数の第1のグラウンド用接続端子8a11~8f11それぞれの可動部8a2~8f2の先端は、第1の高周波電力増幅用半導体素子1A及び第2の高周波電力増幅用半導体素子1Bを実装した第1のインターポーザー基板3Aの表面が放熱板4の表面に対向して配置された際、第1のインターポーザー基板3Aの表面に形成されたグラウンド部341に接して押圧され、複数の第1のグラウンド用接続端子8a11~8f11それぞれの可動部8a2~8f2が固定部8a1~8f1側に移動する。
その結果、グラウンド部341は、複数の第1のグラウンド用接続端子8a11~8f11それぞれの可動部8a2~8f2の先端に圧力が加えられた状態で密接される。
複数の第2のグラウンド用接続端子8a12~8f12それぞれの可動部8a2~8f2の先端は、第3の高周波電力増幅用半導体素子1C及び第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dを実装した第2のインターポーザー基板3Bの表面が放熱板4の表面に対向して配置された際、第2のインターポーザー基板3Bの表面に形成されたグラウンド部342に接して押圧され、複数の第2のグラウンド用接続端子8a12~8f12それぞれの可動部8a2~8f2が固定部8a1~8f1側に移動する。
その結果、グラウンド部342は、複数の第2のグラウンド用接続端子8a12~8f12それぞれの可動部8a2~8f2の先端に圧力が加えられた状態で密接される。
実施の形態17に係る半導体モジュールは、第1の高周波電力増幅用半導体素子1A及び第2の高周波電力増幅用半導体素子1Bを第1のインターポーザー基板3Aの表面にフリップチップ実装し、第3の高周波電力増幅用半導体素子1C及び第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dを第2のインターポーザー基板3Bの表面にフリップチップ実装した後、第1の高周波電力増幅用半導体素子1A及び第2の高周波電力増幅用半導体素子1Bを実装した第1のインターポーザー基板3A、及び第3の高周波電力増幅用半導体素子1C及び第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dを実装した第2のインターポーザー基板3Bを、表面を放熱板4の表面に対向配置させ、第1の高周波電力増幅用半導体素子1Aから第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dそれぞれの裏面が放熱板4の表面に密着させるように、図55に示す矢印A方向に、第1のインターポーザー基板3A及び第2のインターポーザー基板3Bを放熱板4に押し付ける。
その結果、第1の高周波電力増幅用半導体素子1A及び第2の高周波電力増幅用半導体素子1Bからの高周波信号は、第1のインターポーザー基板3Aにより電力合成され、電力合成された高周波信号が第1の信号用接続端子7A及び複数の第1のグラウンド用接続端子8a11~8f11による疑似的な同軸線路により、導波管200Gの第1の導波路201aに給電される。
また、第3の高周波電力増幅用半導体素子1C及び第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dからの高周波信号は、第2のインターポーザー基板3Bにより電力合成され、電力合成された高周波信号が第2の信号用接続端子7B及び複数の第2のグラウンド用接続端子8a12~8f12による疑似的な同軸線路により、導波管200Gの第2の導波路201bに給電される。
導波管200Gの第1の導波路201aに給電された合成された高周波信号と導波管200Gの第2の導波路201bに給電された合成された高周波信号は、導波管200Gの合成導波路201cによりさらに合成される。
実施の形態17に係る半導体モジュールにおいても、実施の形態7に係る半導体モジュールと同様に、第1に、寄生インダクタンスの影響、及び電気特性の劣化を軽減することができ、第2に、第1の信号用接続端子7Aと複数の第1のグラウンド用接続端子8a11~8f11とにより構成される疑似的な同軸線路、及び、第2の信号用接続端子7Bと複数の第2のグラウンド用接続端子8a12~8f12とにより構成される疑似的な同軸線路を、可動部を有する接続端子を用いて構成しているため、半導体素子1と伝送線路体2の厚み方向に公差、つまり、段差が生じていたとしても、確実に組立ることができ、電気的な接続も確実になり、確実な高周波信号の伝送ができ、第3に、第1の高周波電力増幅用半導体素子1A及び第2の高周波電力増幅用半導体素子1Bを実装した第1のインターポーザー基板3A、及び第3の高周波電力増幅用半導体素子1C及び第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dを実装した第2のインターポーザー基板3B並びに導波管200Gを放熱板4に安定的に実装でき、かつ、第4に、第1の高周波電力増幅用半導体素子1Aから第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dの裏面と放熱板4の表面との間の熱抵抗を小さくでき、第1の高周波電力増幅用半導体素子1Aから第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dが発生する熱を放熱板4によって効率よく放熱でき、第5に、高周波信号の伝送線路体200Gとして耐電力が向上し、高周波モジュールとしての大電力化に寄与でき、第6に、第1のインターポーザー基板3A及び第2のインターポーザー基板3Bと導波管である伝送線路体200Gとを水平方向に配置したものに対して小型にできる効果を奏する。
さらに、実施の形態17に係る半導体モジュールは、第1の高周波電力増幅用半導体素子1Aから第4の高周波電力増幅用半導体素子1Dの高周波増幅信号を第1のインターポーザー基板3A及び第2のインターポーザー基板3Bと導波管である伝送線路体200Gにより電力合成しているため、大電力化が図れ、伝送線路体200Gとしての低損失化及び高耐電力化が図れる。
また、第1のインターポーザー基板3A及び第2のインターポーザー基板3Bともにマイクロストリップ線路により構成しているため、誘電体基板301及び誘電体基板302の誘電率に伴う波長短縮の効果が得られるとともに、小形化が図れる。
要するに、電力の小さい前段の電力合成を、第1のインターポーザー基板3A及び第2のインターポーザー基板3Bに形成された電力合成回路により行うため、高密度化が図れ、電力の大きい後段の電力合成を、導波管である伝送線路体200Gに形成された電力合成回路により行うため、高耐電力化が図れ、小形化及び高耐電力化が図れた放熱性の優れた高周波高出力増幅器モジュールが得られるという効果がある。
なお、実施の形態17に係る半導体モジュールにおいて、半導体素子1として4つの高周波電力増幅用半導体素子1A~1Dを用いたものとしたが、高周波電力増幅用半導体素子の個数は、4つに限られるものではなく、複数の高周波電力増幅用半導体素子に対して適用できる。
第1のインターポーザー基板3A及び第2のインターポーザー基板3Bはそれぞれ、2つの高周波電力増幅用半導体素子からの高周波増幅信号を合成する電力合成回路としたが、仕様に応じて、4つの高周波電力増幅用半導体素子からの高周波増幅信号を合成する電力合成回路等の他の電力合成回路としてもよい。
なお、第1のインターポーザー基板3A及び第2のインターポーザー基板3Bによる電力合成回路は、チップ抵抗又は薄膜抵抗等を搭載した、例えばWilkinson電力合成回路やGysel電力合成回路等の構成であってもよい。
導波管200Gは第1のインターポーザー基板3A及び第2のインターポーザー基板3Bからの2つの合成高周波信号を合成する電力合成回路としたが、インターポーザー基板における電力合成回路の構成に応じて、4つの合成高周波信号を合成する電力合成回路等の他の電力合成回路としてもよい。
なお、導波管200Gによる電力合成回路は、例えば、分岐部を複数備えたマジックT等の構成であってもよい。
なお、実施の形態17に係る半導体モジュールにおいて、実施の形態8に係る半導体モジュールと同様に、第1の信号用接続端子7Aの固定部71における、合成路201Gにおける第1の導波路201aの内部に挿入された部分に第1の導体板が装着され、第2の信号用接続端子7bの固定部71における、合成路201Gにおける第2の導波路201bの内部に挿入された部分に第2の導体板が装着されたものでもよい。
また、実施の形態17に係る半導体モジュールにおいて、実施の形態9に係る半導体モジュールと同様に、先端部が合成路201Gにおける第1の導波路201aの内部に位置して第1の信号用接続端子7Aの固定部71に対向し、放熱板4に装着された第1の金属柱と、先端部が合成路201Gにおける第2の導波路201bの内部に位置して第2の信号用接続端子7Bの固定部71に対向し、放熱板4に装着された第2の金属柱を備えたものでもよい。
さらに、伝送線路体200Gとして、実施の形態11に係る半導体モジュールと同様に、導体からなる導体側壁と導体上壁とを有する導波管を用いたものでもよい。
すなわち、導波管として以下の構成を有する。
導体側壁は、両側壁及び一端壁を有する導体からなり、両側壁及び一端壁の底面が放熱板の表面に密接する。
導体上壁は、誘電体からなる上壁用基板、及び上壁用基板の表面及び裏面それぞれに地導体を有する。
導波管における合成路が、導体側壁の両側壁及び一端壁それぞれの内面と上壁用基板の裏面における地導体と放熱板の表面に囲まれた空間に形成された、一端が短絡された第1の導波路、一端が短絡された第2の導波路、及び一端が第1の導波路の他端と第2の導波路の他端と連通し、他端が開放された合成導波路を含む。
伝送線路体の信号伝送部における第1の信号入力部が第1の導波路の高周波信号の給電部であり、伝送線路体の信号伝送部における第2の信号入力部が第2の導波路の高周波信号の給電部である。
信号用接続端子における第1の信号用接続端子の固定部が、第1の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された導波管の上壁における第1の端子挿入孔に挿入され、第1の導波路の内部に挿入された部分が第1の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
信号用接続端子における第2の信号用接続端子の固定部が、第2の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された導波管の上壁における第2の端子挿入孔に挿入され、第2の導波路の内部に挿入された部分が第2の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
伝送線路体のグラウンド部は、信号用接続端子における第1の信号用接続端子及び第2の信号用接続端子をそれぞれ囲む上壁用基板の表面における地導体の周囲である。
またさらに、伝送線路体200Gとして、実施の形態13に係る半導体モジュールと同様に、金属板である放熱板に形成された導波路を構成するための導波路用溝と、導体からなる導体上壁とを有する導波管を用いたものでもよい。
すなわち、導波管として以下の構成を有する。
放熱板は、表面に導波路用溝を有する金属板である。
伝送線路体は導体上壁を有する。
導体上壁は、誘電体からなる上壁用基板、及び上壁用基板の表面及び裏面それぞれに地導体を有し、放熱板の導波路用溝を覆い、上壁用基板の裏面における地導体が放熱板の表面に密接する。
導波管における合成路が、上壁用基板の裏面における地導体と放熱板の導波路用溝に囲まれた空間に形成された、一端が短絡された第1の導波路、一端が短絡された第2の導波路、及び一端が第1の導波路の他端と第2の導波路の他端と連通し、他端が開放された合成導波路を含む。
伝送線路体の信号伝送部における第1の信号入力部が第1の導波路の高周波信号の給電部であり、伝送線路体の信号伝送部における第2の信号入力部が第2の導波路の高周波信号の給電部である。
信号用接続端子における第1の信号用接続端子の固定部が、第1の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された導波管を構成する導体上壁における第1の端子挿入孔に挿入され、第1の導波路の内部に挿入された部分が第1の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
信号用接続端子における第2の信号用接続端子の固定部が、第2の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された導波管を構成する導体上壁における第2の端子挿入孔に挿入され、第2の導波路の内部に挿入された部分が第2の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
伝送線路体のグラウンド部は、信号用接続端子における第1の信号用接続端子及び第2の信号用接続端子をそれぞれ囲む上壁用基板の表面における地導体の周囲である。
さらにまた、伝送線路体200Gとして、実施の形態15に係る半導体モジュールと同様に、誘電体基板にビアを打ち込んで導波管モードで信号を伝搬する誘電体基板集積導波路の一種である中空のSIWを用いたものでもよい。
すなわち、中空のSIWとして以下の構成を有する。
伝送線路体は、側壁体と導体上壁とを有するSIWである。
側壁体は、他端開放の切り欠き部を有する誘電体基板と、誘電体基板の表面及び裏面それぞれに形成された地導体と、誘電体基板の切り欠き部の周囲に切り欠き部を囲うように配置され、それぞれが誘電体基板の表面から裏面に貫通して誘電体基板の表面及び裏面の地導体を電気的に接続し、疑似的な導体壁として機能する複数のビアを有する。
導体上壁は、誘電体からなる上壁用基板、及び上壁用基板の表面及び裏面それぞれに地導体を有し、側壁体の切り欠き部を覆い、上壁用基板の裏面における地導体が側壁体の表面における地導体と密接する。
SIWにおける合成路が、上壁用基板の裏面における地導体と側壁体の複数のビアに囲まれた領域に形成された、一端が短絡された第1の導波路、一端が短絡された第2の導波路、及び一端が第1の導波路の他端と第2の導波路の他端と連通し、他端が開放された合成導波路を含む。
伝送線路体の信号伝送部における第1の信号入力部が第1の導波路の高周波信号の給電部であり、伝送線路体の信号伝送部における第2の信号入力部が第2の導波路の高周波信号の給電部である。
信号用接続端子における第1の信号用接続端子の固定部が、第1の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された伝送線路体を構成する導体上壁における第1の端子挿入孔に挿入され、第1の導波路の内部に挿入された部分が第1の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
信号用接続端子における第2の信号用接続端子の固定部が、第2の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された伝送線路体を構成する導体上壁における第2の端子挿入孔に挿入され、第2の導波路の内部に挿入された部分が第2の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能する。
伝送線路体のグラウンド部は、信号用接続端子における第1の信号用接続端子及び第2の信号用接続端子をそれぞれ囲む上壁用基板の表面における地導体の周囲である。
なお、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
本開示に係る半導体モジュールは、高周波高出力増幅器モジュール、特に、通信及びレーダ等の装置類に用いられる高周波高出力増幅器モジュールに好適である。
1、1’ 半導体素子、1A~1D 高周波電力増幅用半導体素子、11a、11a1~11a4 入力信号端子、11b、11b1~11b4 出力信号端子、12a、12a1~12a4 入力信号線、12b、12b1~12b4 出力信号線、13a~13d、13a1~13d1、13a2~13d2 グラウンド端子、2、2A~2C、200、200A~200G 伝送線路体、21 信号伝送部、22 グラウンド部、23 信号用伝送線路、24 グラウンド層、201 導波路、201G 合成路、201a 第1の導波路、201b 第2の導波路、201c 合成導波路、220 導体側壁、230 導体上壁、240 側壁体、3、3A、3A1、3A2 インターポーザー基板、30、301、302 誘電体基板、31a 入力側半導体素子用信号パッド、31a1~31a4 出力側パッド、31b 出力側半導体素子用信号パッド、31b1~31b4 増幅信号入力側パッド、32a 入力側信号線、32b 出力側信号線、33 伝送線路体用信号パッド、331、332 増幅信号出力側パッド、34、341、342 グラウンド部、35 グラウンド層、4、4A~4C 放熱板、4A1 突部、4B1 掘り込み部、4C1 ねじ穴、4D1 導波路用溝、41 スペーサ、5a、5b、5a1、5a2、5b1、5b2、6a~6d、6a1~6d1、6a2~6d2 導電性接着剤、7、7A、7B 信号用接続端子、72 可動部、73 導体板、8a~8f、8a11~8f11、8a12~8f12 グラウンド用接続端子、8a2~8f2 可動部、9 導電性接着剤。

Claims (26)

  1. 表面に信号端子及びグラウンド端子を有する半導体素子と、
    信号伝送部及びグラウンド部を有する伝送線路体と、
    一端部に可動部を有し、他端部に位置する固定部が前記伝送線路体の信号伝送部に電気的に接続された信号用接続端子と、
    前記信号用接続端子を囲むように配置され、それぞれが一端部に可動部を有し、他端部に位置する固定部が前記伝送線路体のグラウンド部に電気的に接続され、前記信号用接続端子とにより疑似的な同軸線路を構成する複数のグラウンド用接続端子と、
    前記半導体素子の裏面が表面に密接された放熱板と、
    表面が前記放熱板の表面に対向して配置され、表面に、前記半導体素子の信号端子と導電性接着剤により電気的に接続される半導体素子用信号パッド、前記信号用接続端子の可動部と接して前記信号用接続端子と電気的に接続される伝送線路体用信号パッド、及び前記複数のグラウンド用接続端子の可動部と接して前記複数のグラウンド用接続端子と電気的に接続されるグラウンド部を有するインターポーザー基板と、
    を備えた半導体モジュール。
  2. 前記半導体素子は、高周波増幅器、トランジスタ等の複数の能動素子を搭載した電力増幅器、又は複数の受動部品を搭載した半導体集積回路装置である請求項1に記載の半導体モジュール。
  3. 前記放熱板は、前記半導体素子の裏面が密接される部位が突部である請求項1又は請求項2に記載の半導体モジュール。
  4. 前記伝送線路体は誘電体基板を有するマイクロストリップ線路であり、
    前記伝送線路体の信号伝送部は、前記誘電体基板の表面に形成され、前記誘電体基板の表面に形成された信号用伝送線路に接続された信号用パッドであり、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記誘電体基板の表面に前記信号用伝送線路及び前記信号用パッドと電気的に離隔して形成された地導体である、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  5. 前記伝送線路体は誘電体基板を有するマイクロストリップ線路であり、
    前記伝送線路体の信号伝送部は、前記誘電体基板の裏面に形成され、前記誘電体基板の裏面に形成された信号用伝送線路に接続された信号用パッドであり、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記誘電体基板の表面に形成された地導体である、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  6. 前記伝送線路体は誘電体基板を有するマイクロストリップ線路であり、
    前記伝送線路体の信号伝送部は、前記誘電体基板の裏面に形成され、前記誘電体基板の裏面に形成された信号用伝送線路に接続された信号用パッドであり、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記誘電体基板の裏面に形成された地導体である、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  7. 前記放熱板は、前記伝送線路体の信号伝送部及び信号用伝送線路が対向する表面に、前記伝送線路体の信号伝送部及び信号用伝送線路と物理的に離隔する掘り込み部を有する、
    請求項5又は請求項6に記載の半導体モジュール。
  8. 前記伝送線路体の裏面と前記放熱板の表面との間に前記伝送線路体の信号伝送部及び信号用伝送線路を囲み、前記伝送線路体の信号伝送部及び信号用伝送線路と前記放熱板の表面とを物理的に離隔するスペーサを備えた、
    請求項5又は請求項6に記載の半導体モジュール。
  9. 前記伝送線路体は導波管であり、
    前記伝送線路体の信号伝送部は、前記導波管による導波路の高周波信号の給電部であり、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記導波管の一部である、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  10. 前記伝送線路体は導波管であり、
    前記導波管は、上壁、下壁、両側壁及び一端壁を有する導体で構成され、上壁、下壁、両側壁及び一端壁それぞれの内面に囲まれた空間が、一端が短絡され、他端が開放された導波路を形成し、
    前記伝送線路体の信号伝送部は、前記導波路の高周波信号の給電部であり、
    前記信号用接続端子の固定部が、前記導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導波管の上壁における端子挿入孔に挿入され、前記導波路の内部に挿入された部分が前記導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記信号用接続端子を囲む前記導波管の上壁の周囲である、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  11. 前記伝送線路体は、導体側壁と導体上壁とを有する導波管であり、
    前記導体側壁は、両側壁及び一端壁を有する導体からなり、両側壁及び一端壁の底面が前記放熱板の表面に密接し、
    前記導体上壁は、誘電体からなる上壁用基板、及び前記上壁用基板の表面及び裏面それぞれに地導体を有し、
    前記導体側壁の両側壁及び一端壁それぞれの内面と前記上壁用基板の裏面における地導体と前記放熱板の表面に囲まれた空間が、一端が短絡され、他端が開放された導波路を形成し、
    前記伝送線路体の信号伝送部は、前記導波路の高周波信号の給電部であり、
    前記信号用接続端子の固定部が、前記導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導体上壁における端子挿入孔に挿入され、前記導波路の内部に挿入された部分が前記導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記信号用接続端子を囲む前記上壁用基板の表面における地導体の周囲である、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  12. 前記放熱板は、表面に導波路用溝を有する金属板であり、
    前記伝送線路体は導体上壁を有し、
    前記導体上壁は、誘電体からなる上壁用基板、及び前記上壁用基板の表面及び裏面それぞれに地導体を有し、前記放熱板の導波路用溝を覆い、前記上壁用基板の裏面における地導体が前記放熱板の表面に密接し、
    前記上壁用基板の裏面における地導体と前記放熱板の導波路用溝に囲まれた空間が、一端が短絡され、他端が開放された導波路を形成し、
    前記伝送線路体の信号伝送部は、前記導波路の高周波信号の給電部であり、
    前記信号用接続端子の固定部が、前記導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導体上壁における端子挿入孔に挿入され、前記導波路の内部に挿入された部分が前記導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記信号用接続端子を囲む前記上壁用基板の表面における地導体の周囲である、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  13. 前記伝送線路体は、側壁体と導体上壁とを有する誘電体基板集積導波路であり、
    前記側壁体は、他端開放の切り欠き部を有する誘電体基板と、前記誘電体基板の表面及び裏面それぞれに形成された地導体と、前記誘電体基板の切り欠き部の周囲に前記切り欠き部を囲うように配置され、それぞれが前記誘電体基板の表面から裏面に貫通して前記誘電体基板の表面及び裏面の地導体を電気的に接続し、疑似的な導体壁として機能する複数のビアを有し、
    前記導体上壁は、誘電体からなる上壁用基板、及び前記上壁用基板の表面及び裏面それぞれに地導体を有し、前記側壁体の切り欠き部を覆い、前記上壁用基板の裏面における地導体が前記側壁体の表面における地導体と密接し、
    前記上壁用基板の裏面における地導体と前記側壁体の複数のビアに囲まれた領域が、一端が短絡され、他端が開放された導波路を形成し、
    前記伝送線路体の信号伝送部は、前記導波路の高周波信号の給電部であり、
    前記信号用接続端子の固定部が、前記導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導体上壁における端子挿入孔に挿入され、前記導波路の内部に挿入された部分が前記導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記信号用接続端子を囲む前記上壁用基板の表面における地導体の周囲である、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  14. 前記導波路は、一端から開放端まで同一幅である請求項10から請求項13のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  15. 前記導波路は、一端から狭くなるテーパ部又は階段状部を有し、テーパ部又は階段状部に連続して開放端までで同一幅である請求項10から請求項13のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  16. 前記信号用接続端子の固定部における前記導波路の内部に挿入された部分に装着された導体板を備えた請求項10から請求項15のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  17. 先端部が前記導波路の内部に位置して前記信号用接続端子の固定部に対向し、前記放熱板に装着された金属柱を備えた請求項10から請求項15のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  18. 前記半導体素子は、それぞれが表面に信号端子及びグラウンド端子を有する第1の高周波電力増幅用半導体素子から第4の高周波電力増幅用半導体素子を含み、
    前記インターポーザー基板は、前記半導体素子用信号パッドが前記第1の高周波電力増幅用半導体素子から前記第4の高周波電力増幅用半導体素子の信号端子それぞれに対応した第1の増幅信号入力側パッドから第4の増幅信号入力側パッドを含み、前記伝送線路体用信号パッドが第1の増幅信号出力側パッド及び第2の増幅信号出力側パッドを含み、前記第1の増幅信号入力側パッド及び前記第2の増幅信号入力側パッドと前記第1の増幅信号出力側パッドとを接続する第1の合成信号線、及び前記第3の増幅信号入力側パッド及び前記第4の増幅信号入力側パッドと前記第2の増幅信号出力側パッドとを接続する第2の合成信号線を有し、
    前記信号用接続端子は、可動部が前記インターポーザー基板の第1の増幅信号出力側パッドと接して電気的に接続される第1の信号用接続端子、及び可動部が前記インターポーザー基板の第2の増幅信号出力側パッドと接して電気的に接続される第2の信号用接続端子を含み、
    前記伝送線路体は、前記信号伝送部が、前記第1の信号用接続端子の固定部が電気的に接続される第1の信号入力部、及び前記第2の信号用接続端子の固定部が電気的に接続される第2の信号入力部を含み、前記第1の信号入力部に入力された高周波信号と前記第2の信号入力部に入力された高周波信号とを合成する合成路を有する請求項1に記載の半導体モジュール。
  19. 前記伝送線路体は導波管であり、
    前記導波管は、上壁、下壁、両側壁及び一端壁を有する導体で構成され、
    前記合成路が、上壁、下壁、両側壁及び一端壁それぞれの内面に囲まれた空間に形成された、一端が短絡された第1の導波路、一端が短絡された第2の導波路、及び一端が前記第1の導波路の他端と前記第2の導波路の他端と連通し、他端が開放された合成導波路を含み、
    前記伝送線路体の信号伝送部における第1の信号入力部が前記第1の導波路の高周波信号の給電部であり、前記伝送線路体の信号伝送部における第2の信号入力部が前記第2の導波路の高周波信号の給電部であり、
    前記信号用接続端子における第1の信号用接続端子の固定部が、前記第1の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導波管の上壁における第1の端子挿入孔に挿入され、前記第1の導波路の内部に挿入された部分が前記第1の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、前記信号用接続端子における第2の信号用接続端子の固定部が、前記第2の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導波管の上壁における第2の端子挿入孔に挿入され、前記第2の導波路の内部に挿入された部分が前記第2の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記信号用接続端子における第1の信号用接続端子及び第2の信号用接続端子をそれぞれ囲む前記導波管の上壁の周囲である、
    請求項18に記載の半導体モジュール。
  20. 前記伝送線路体は導体側壁と導体上壁とを有する導波管であり、
    前記導体側壁は、両側壁及び一端壁を有する導体からなり、両側壁及び一端壁の底面が前記放熱板の表面に密接し、
    前記導体上壁は、誘電体からなる上壁用基板、及び前記上壁用基板の表面及び裏面それぞれに地導体を有し、
    前記合成路が、前記導体側壁の両側壁及び一端壁それぞれの内面と前記上壁用基板の裏面における地導体と前記放熱板の表面に囲まれた空間に形成された、一端が短絡された第1の導波路、一端が短絡された第2の導波路、及び一端が前記第1の導波路の他端と前記第2の導波路の他端と連通し、他端が開放された合成導波路を含み、
    前記伝送線路体の信号伝送部における第1の信号入力部が前記第1の導波路の高周波信号の給電部であり、前記伝送線路体の信号伝送部における第2の信号入力部が前記第2の導波路の高周波信号の給電部であり、
    前記信号用接続端子における第1の信号用接続端子の固定部が、前記第1の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導波管の上壁における第1の端子挿入孔に挿入され、前記第1の導波路の内部に挿入された部分が前記第1の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、前記信号用接続端子における第2の信号用接続端子の固定部が、前記第2の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導波管の上壁における第2の端子挿入孔に挿入され、前記第2の導波路の内部に挿入された部分が前記第2の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記信号用接続端子における第1の信号用接続端子及び第2の信号用接続端子をそれぞれ囲む前記上壁用基板の表面における地導体の周囲である、
    請求項18に記載の半導体モジュール。
  21. 前記放熱板は、表面に導波路用溝を有する金属板であり、
    前記伝送線路体は導体上壁を有し、
    前記導体上壁は、誘電体からなる上壁用基板、及び前記上壁用基板の表面及び裏面それぞれに地導体を有し、前記放熱板の導波路用溝を覆い、前記上壁用基板の裏面における地導体が前記放熱板の表面に密接し、
    前記合成路が、前記上壁用基板の裏面における地導体と前記放熱板の導波路用溝に囲まれた空間に形成された、一端が短絡された第1の導波路、一端が短絡された第2の導波路、及び一端が前記第1の導波路の他端と前記第2の導波路の他端と連通し、他端が開放された合成導波路を含み、
    前記伝送線路体の信号伝送部における第1の信号入力部が前記第1の導波路の高周波信号の給電部であり、前記伝送線路体の信号伝送部における第2の信号入力部が前記第2の導波路の高周波信号の給電部であり、
    前記信号用接続端子における第1の信号用接続端子の固定部が、前記第1の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導体上壁における第1の端子挿入孔に挿入され、前記第1の導波路の内部に挿入された部分が前記第1の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、前記信号用接続端子における第2の信号用接続端子の固定部が、前記第2の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導体上壁における第2の端子挿入孔に挿入され、前記第2の導波路の内部に挿入された部分が前記第2の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記信号用接続端子における第1の信号用接続端子及び第2の信号用接続端子をそれぞれ囲む前記上壁用基板の表面における地導体の周囲である、
    請求項18に記載の半導体モジュール。
  22. 前記伝送線路体は、側壁体と導体上壁とを有する誘電体基板集積導波路であり、
    前記側壁体は、他端開放の切り欠き部を有する誘電体基板と、前記誘電体基板の表面及び裏面それぞれに形成された地導体と、前記誘電体基板の切り欠き部の周囲に前記切り欠き部を囲うように配置され、それぞれが前記誘電体基板の表面から裏面に貫通して前記誘電体基板の表面及び裏面の地導体を電気的に接続し、疑似的な導体壁として機能する複数のビアを有し、
    前記導体上壁は、誘電体からなる上壁用基板、及び前記上壁用基板の表面及び裏面それぞれに地導体を有し、前記側壁体の切り欠き部を覆い、前記上壁用基板の裏面における地導体が前記側壁体の表面における地導体と密接し、
    前記合成路が、前記上壁用基板の裏面における地導体と前記側壁体の複数のビアに囲まれた領域に形成された、一端が短絡された第1の導波路、一端が短絡された第2の導波路、及び一端が前記第1の導波路の他端と前記第2の導波路の他端と連通し、他端が開放された合成導波路を含み、
    前記伝送線路体の信号伝送部における第1の信号入力部が前記第1の導波路の高周波信号の給電部であり、前記伝送線路体の信号伝送部における第2の信号入力部が前記第2の導波路の高周波信号の給電部であり、
    前記信号用接続端子における第1の信号用接続端子の固定部が、前記第1の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導体上壁における第1の端子挿入孔に挿入され、前記第1の導波路の内部に挿入された部分が前記第1の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、前記信号用接続端子における第2の信号用接続端子の固定部が、前記第2の導波路の高周波信号の給電部に対応した位置に形成された前記導体上壁における第2の端子挿入孔に挿入され、前記第2の導波路の内部に挿入された部分が前記第2の導波路の高周波信号の給電部への給電ピンとして機能し、
    前記伝送線路体のグラウンド部は、前記信号用接続端子における第1の信号用接続端子及び第2の信号用接続端子をそれぞれ囲む前記上壁用基板の表面における地導体の周囲である、
    請求項18に記載の半導体モジュール。
  23. 前記合成路における第1の導波路、第2の導波路、及び合成導波路はそれぞれ、一端から他端まで同一幅である請求項18から請求項22のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  24. 前記合成路における第1の導波路及び第2の導波路はそれぞれ、一端から狭くなるテーパ部又は階段状部を有し、テーパ部又は階段状部に連続して他端までで同一幅であり、前記合成路における合成導波路は一端から他端まで同一幅である請求項18から請求項22のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  25. 前記信号用接続端子における第1の信号用接続端子の固定部における前記合成路における第1の導波路の内部に挿入された部分に装着された第1の導体板と、前記信号用接続端子における第2の信号用接続端子の固定部における前記合成路における第2の導波路の内部に挿入された部分に装着された第2の導体板を備えた請求項19から請求項24のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
  26. 先端部が前記合成路における第1の導波路の内部に位置して前記信号用接続端子における第1の信号用接続端子の固定部に対向し、前記放熱板に装着された第1の金属柱と、先端部が前記合成路における第2の導波路の内部に位置して前記信号用接続端子における第2の信号用接続端子の固定部に対向し、前記放熱板に装着された第2の金属柱を備えた請求項19から請求項25のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
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