TW201526176A - 半導體封裝，半導體模組，及半導體裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種輕量而散熱特性高，具備背短路構造之半導體封裝等。 按照實施形態，半導體封裝，具備：第1金屬體，其形成有背短路構造的一部分；第2金屬體，具備半導體裝置的組裝區域，且載置於第1金屬體；線路基板，其形成有訊號傳輸線路，以聯絡導波管與組裝於組裝區域之半導體裝置；及蓋體，配置於隔著第2金屬體及線路基板而與第1金屬體相向之位置。蓋體為樹脂製，其構造形成為與第1金屬體中形成之背短路構造的一部分相對應。該構造的內壁面係被金屬披覆。

Description

半導體封裝，半導體模組，及半導體裝置
本申請案基於2013年12月25日申請之日本國特許廳申請編號特願2013-267761號、及2013年12月25日申請之日本國特許廳申請編號特願2013-267824號而主張優先權。該作為基礎之專利申請案的揭示內容藉由參照而全體包含於本申請案中。
本發明之實施形態，係有關半導體封裝、半導體模組、及半導體裝置。
在毫米波(millimeter wave)頻帶之訊號傳輸中，會使用導波管。藉由導波管傳輸之訊號，會通過微帶(microstrip)線路等訊號傳輸線路而輸入至半導體。一般而言，在導波管與訊號傳輸線路之連接部分，會採用背短路(back short)構造。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平10-303613號公報
[專利文獻2]日本特開2001-284476號公報
[專利文獻3]日本特開平10-65038號公報
在具備背短路構造之半導體封裝中，多半組裝著訊號功率放大用之半導體晶片等發熱量較多的半導體裝置。因此，具備背短路構造之半導體封裝需要很高的散熱特性。然而，習知之半導體封裝，係為在介電體基板上組裝半導體裝置之構造，故無法獲得足夠的散熱特性。
此外，為了減小最終製品的重量，半導體封裝以輕量為理想。然而，習知之半導體封裝，由於背短路構造為金屬製，故重量較大。
本發明所欲解決之問題，在於提供一種輕量且散熱特性高，具備背短路構造之半導體封裝、及半導體模組，以及搭載於該半導體封裝中之半導體裝置。
實施形態之半導體封裝，具備：第1金屬體，其形成有背短路構造的一部分；第2金屬體，具備半導體裝置的組裝區域，且載置於前述第1金屬體；線路基板，其形成有傳輸線路，以聯絡導波管與組裝於前述組裝 區域之半導體裝置；及蓋體，配置於隔著前述第2金屬體及前述線路基板而與前述第1金屬體相向之位置。前述蓋體為樹脂製，其構造形成為與前述第1金屬體中形成之背短路構造的一部分相對應。該構造的內壁面係被金屬披覆。
1、2、3、4‧‧‧半導體封裝
11、41‧‧‧導波管介面金屬板
12、22、42‧‧‧晶片裝配金屬板
13、23、43‧‧‧半導體裝置
14、24、44‧‧‧線路基板
15、25、35、45‧‧‧蓋體
21、31‧‧‧金屬塊
46‧‧‧引線端子
50‧‧‧基體
51‧‧‧微帶線路
52‧‧‧導波管路
11a、41a‧‧‧貫通孔
14a、44a、44e‧‧‧訊號側導體
14b、44b‧‧‧接地側導體
14d、24d、44d‧‧‧延伸部
15a、15c、25a、45a、45c‧‧‧空間
15b、45b、45f‧‧‧內壁面
15d、25b、45d‧‧‧上壁面
21a、35a‧‧‧導波管路
21b‧‧‧開口部
21c‧‧‧露出平面
31a‧‧‧凹部
31b‧‧‧底面
24a‧‧‧開口
24b‧‧‧傳輸線路
24c‧‧‧部位
35b‧‧‧端
45e‧‧‧壁
44c‧‧‧介電體基板
44f‧‧‧伸出部
44g‧‧‧端部
[圖1]本實施形態1之半導體封裝的分解立體圖。
[圖2A]圖1示例之半導體封裝的外觀立體圖。
[圖2B]拆卸蓋體後的半導體封裝立體圖。
[圖2C]從下側觀察圖1示例之半導體封裝時的立體圖。
[圖3A]圖2A所示A-A’面的截面圖。
[圖3B]貫通孔與線路基板的連接部分放大圖。
[圖3C]圖2A所示B-B’面的截面圖。
[圖3D]蓋體與線路基板的連接部分放大圖。
[圖4]本實施形態2之半導體封裝的分解立體圖。
[圖5]本實施形態3之半導體封裝的分解立體圖。
[圖6]本實施形態4之半導體封裝的一例示意分解立體圖。
[圖7A]圖6示例之半導體封裝的外觀立體圖。
[圖7B]拆卸蓋體後的半導體封裝立體圖。
[圖7C]從下側觀察圖6示例之半導體封裝時的立體 圖。
[圖7D]從下側觀察具備半導體封裝之線路基板時的立體圖。
[圖8]圖7A所示C-C’面的截面圖。
[圖9]圖8所示變換部的放大截面圖。
[圖10A]圖7所示B-B’面的截面圖。
[圖10B]圖10A所示輸出側的訊號側導體周邊的放大截面圖。
[圖11]安裝於基體之半導體封裝的外觀立體圖。
[圖12]圖11所示E-E’面的截面圖。
以下，參照圖面說明本實施形態。圖中，遇同一或同等的部分，標註同一符號。
(實施形態1)
圖1~圖3D為本實施形態1之半導體封裝示意圖。任一圖中，於半導體封裝內，容納著半導體裝置13。半導體裝置13是由半導體晶片所構成。舉例來說，半導體裝置13是由包含複數個主動元件(例如訊號放大用半導體元件)在內之訊號功率放大用的半導體晶片所構成。另，以下說明中，除了尚未組裝半導體裝置之半導體封裝以外，已經組裝半導體裝置之半導體封裝亦稱為“半導體封裝”。已經組裝半導體裝置之半導體封裝，亦可改稱為 “半導體模組”。
如圖1~圖3D所示例般，半導體封裝1是由：作為第1金屬體之導波管介面金屬板11、作為第2金屬體之晶片裝配金屬板12、半導體裝置13、線路基板14、蓋體15所構成。
導波管介面金屬板11為平板狀的金屬板。導波管介面金屬板11例如由銅、鋁、或含有它們的合金等所構成。在導波管介面金屬板11，如圖2C所示，有2個貫通孔11a(貫通孔11a(#1)及貫通孔11a(#2))相隔距離而形成。貫通孔11a的形狀，係為與半導體封裝1連接之導波管的截面形狀相對應之形狀。貫通孔11a下側的開口，為半導體封裝1與外部的連接端之部分。在貫通孔11a下側的開口，例如連接著用來做訊號輸出入之毫米波帶用的導波管(未圖示)。當連接著導波管的情形下，貫通孔11a成為導波管的管路的一部分。
在導波管介面金屬板11的上面且在2個貫通孔11a之間，如圖3A所示，載置著晶片裝配金屬板12。晶片裝配金屬板12為平板狀的金屬板。晶片裝配金屬板12固定於導波管介面金屬板11，其下面緊貼於導波管介面金屬板11的上面。晶片裝配金屬板12，在上面側具備用來組裝半導體裝置等之組裝區域。本實施形態中，在該組裝區域組裝著半導體裝置13。晶片裝配金屬板12例如由銅等具有良好熱傳導性之金屬所構成。因此，晶片裝配金屬板12會成為將半導體裝置13的熱傳導至導波管介面 金屬板11之良好散熱路徑。
在導波管介面金屬板11的上面，載置著線路基板14。線路基板14係固定於晶片裝配金屬板12的鄰接區域，而覆蓋2個貫通孔11a。線路基板14為平板狀的介電體基板。在線路基板14的上面形成有訊號側導體14a，在下面形成有接地側導體14b。
在線路基板44，形成有輸出入至半導體裝置13之訊號的傳輸線路。該訊號傳輸線路是由訊號側導體14a及接地側導體14b所構成。訊號傳輸線路，係將半導體封裝1的輸出入訊號連接端即2個貫通孔11a的各者與半導體裝置13連接。訊號側導體14a具有延伸部14d。延伸部14d係為與貫通孔11a的開口面重疊之部分。延伸部14d的長度為訊號的線路波長的1/4。有關延伸部14d後述之。
另，接地側導體14b其全體亦可為面狀。又，接地側導體14b亦可固定於導波管介面金屬板11，使得面全體與導波管介面金屬板11接觸。
蓋體15為側壁面高度呈一定之箱型蓋體。蓋體15載置於線路基板14上，而將貫通孔11a及晶片裝配金屬板12從上方一體地覆蓋。
在蓋體15的下面側，形成有作為背短路端之凹部(圖3A所示空間15a(#1)及空間15a(#2))。背短路端係為設置著短路面(背短路)之導波管的端部，為背短路構造的一部分。在多數情形下，背短路構造中，在 導波管的端部設有背短路。又，在其端部附近，***微帶線路等訊號傳輸線路的一端。一般而言，訊號傳輸線路至背短路為止之距離為傳輸訊號的管內波長的1/4，訊號傳輸線路的***長度為傳輸訊號的線路波長的1/4。
空間15a配置於與貫通孔11a的開口面相對應之位置。空間15a係為被蓋體15的外壁及蓋體15內部的分隔壁分隔而成之空間。空間15a係為貫通孔11a的開口面形狀原原本本地朝上方延長而成之形狀。從訊號側導體14a至上壁面15d為止的高度(圖3B所示高度H)，為訊號的導波管管內波長的1/4。空間15a的內壁面15b，全面被金屬披覆。藉由施以金屬披覆，空間15a會發揮導波管的背短路端之功能。
在蓋體15的下面側，除了空間15a(#1)及空間15a(#2)以外，如圖3A所示，還形成有空間15c。空間15c係為用來容納半導體裝置13或線路基板14的一部分等之空間。
蓋體15的材料例如為塑膠等輕量的樹脂。因此，蓋體15當然為輕量，半導體封裝1全體亦為輕量。
貫通孔11a、空間15a、及線路基板14的一部分(被貫通孔11a與空間15a包夾之部分)，為訊號的變換部分。在該變換部分，藉由導波管傳輸之訊號會被變換成藉由線路基板14傳輸之訊號、以及藉由線路基板14傳輸之訊號會被變換成藉由導波管傳輸之訊號。本實施形態之半導體封裝1，具有2個變換部分。變換部分兩者均 為同樣構造。
圖3B為將圖3A所示變換部分的一者予以放大之圖。具體而言，圖3B為將貫通孔11a(#2)側(圖3A左側)的變換部分予以放大之圖。圖3B例子中，導波管(未圖示)是從貫通孔11a的開口下側連接。在貫通孔(#2)的上方，線路基板14(#2)係伸出而堵塞開口面。在該伸出的部分，形成有延伸部14d。延伸部14d為訊號側導體14a的端部。具體而言，延伸部14d係為使訊號側導體14a延伸而出的部分，以便與貫通孔11a的開口面重疊。延伸部14d的長度L為訊號的線路波長的1/4。在延伸部14d的上方，形成有空間15a(#2)。從延伸部14d至空間15a(#2)的上壁面15d(#2)為止之高度H，為訊號的管內波長的1/4。
在空間15a的內壁面15b，全面施以金屬披覆。金屬披覆的材料，例如可使用金或銀等。藉由對內壁面15b施以金屬披覆，空間15a的內壁面會成為表面粗糙度少的平面。如此一來，在變換部分的訊號損失會變少。上述變換部分的構造，或稱為背短路構造。此外，空間15a的上壁面15d，或稱為短路面、或背短路。
本實施形態之半導體封裝1，具備供導波管連接之介面。因此，半導體封裝1中，多半容納著例如包含訊號功率放大用的半導體主動元件等在內之半導體裝置這類相對來說發熱量較多的半導體裝置。本實施形態之情形中，半導體裝置組裝於晶片裝配金屬板12。晶片裝配金 屬板12由具有良好熱傳導性之金屬所構成，故會發揮傳遞至導波管介面金屬板11的良好散熱路徑之功能。是故，即使半導體裝置的發熱量多的情形下，仍能使半導體裝置具有足夠的散熱特性。
此外，蓋體15係將貫通孔11a、晶片裝配金屬板12、半導體裝置13、及線路基板14全體從上方一體地覆蓋，且在其下面側形成有空間15a(#1)及15a(#2)。這樣的形狀/構造之蓋體15，例如若是使用金屬材料以鑄模來製造，則蓋體15會變重。而且，也難以抑制內壁面15b的表面粗糙度，故在導波管與線路基板14之間的變換部分的訊號損失會變大。本實施形態中，蓋體15的材料係使用塑膠等樹脂，故蓋體15為輕量，且亦容易以鑄模來製作。又，在空間15a的內壁面15b施以金屬披覆，故內壁面15b會成為表面粗糙度少的平滑平面。其結果，在變換部分的訊號損失低。
如以上說明般，按照本實施形態，便能得到具有足夠的散熱特性、訊號的傳輸損失低、小型且輕量而製造亦容易之，具有導波管介面的半導體封裝。
(實施形態2)
圖4為本實施形態2之半導體封裝示意分解立體圖。主要部分係以透視表示。於半導體封裝內，容納著半導體裝置23。如圖4所示例般，半導體封裝2是由：作為第1金屬體之金屬塊21、作為第2金屬體之晶片裝配金屬板 22、半導體裝置23、線路基板24、作為蓋體之蓋體25所構成。
金屬塊21為內部形成有導波管路之內附導波管金屬塊。該導波管路為貫通孔，為背短路構造的一部分。金屬塊21例如由銅、鋁、或含有它們的合金等所構成。金屬塊21的外觀形狀為直方體。金屬塊21的各面為平面。在金屬塊21的內部有2個獨立的導波管路21a(21a(#1)及21a(#2))相隔距離而形成。本實施形態之情形中，導波管路21a為導波管介面。導波管路的一端(開口部21b(#1)及21b(#2))，於金屬塊21的一個面露出。另，開口部21b(#1)及21b(#2)所露出之平面，為同一平面(以下稱為露出平面21c)。
在露出平面21c上，載置著平板狀的晶片裝配金屬板22。具體而言，晶片裝配金屬板22載置於開口部21b(#1)及21b(#2)之間。晶片裝配金屬板22，在其下面與露出平面21c接著的狀態下，固定於金屬塊21。晶片裝配金屬板22，在上面側具備半導體裝置等之組裝區域(未圖示)。圖4例子中，在組裝區域組裝著半導體裝置23。晶片裝配金屬板22由銅等具有良好熱傳導性之金屬所構成。因此，晶片裝配金屬板22會成為將半導體裝置23的熱傳導至金屬塊21之良好散熱路徑。
在露出平面21c上，載置著線路基板24而將2個開口部21b堵塞。在線路基板24形成有開口24a以 圍繞晶片裝配金屬板22。此外，在線路基板24形成有2個傳輸線路24b。傳輸線路24b(#1)為聯絡導波管路21a(#1)與半導體裝置23之訊號傳輸路徑、傳輸線路24b(#2)為聯絡導波管路21a(#2)與半導體裝置23之訊號傳輸路徑。該些傳輸線路24b各自由訊號側導體及接地側導體所構成。訊號側導體形成於線路基板24的上面側，接地導體形成於線路基板24的下面側。線路基板24具備介電體基板。介電體基板位於訊號側導體與接地側導體之間。另，本實施形態中，接地導體與露出平面21c接著。
傳輸線路24b的訊號側導體，在端部具有延伸部24d(延伸部24d(#1)及24d(#2))。延伸部24d伸出至部位24c(部位24c(#1)及24c(#2))的上方。部位24c位於2個導波管路的開口部21b的上面。延伸部24d的長度為訊號的線路波長的1/4。延伸部24d為背短路構造的一部分。接地側導體係配合開口部21b的形狀而被除去。
又，在線路基板24載置著樹脂製之蓋體25，以便覆蓋線路基板24全體。蓋體25係為形成有背短路端之內附背短路蓋體。蓋體25與線路基板24接著。本實施形態中，蓋體25的外觀形狀為直方體。
在蓋體25的下側，形成有作為背短路端之凹部(圖4所示空間25a(#1)及空間25a(#2))。凹部為與金屬塊21中形成之導波管路相對應之構造。空間 25a配置於與導波管路的開口部21b相對應之位置，亦即與線路基板上的部位24c相對應之位置。空間25a係為開口部21b的形狀原原本本地朝上方延長而成之形狀。從延伸部24d至上壁面25d為止之高度，為訊號的導波管管內波長的1/4。空間25a的內壁面，全面被金屬披覆。藉由該金屬披覆，空間25a的上壁面25b會發揮導波管的背短路之功能。
金屬披覆的材料，可使用金或銀等。藉由施以金屬披覆，空間25a的內壁面會成為表面粗糙度少的平面。如此一來，在背短路構造部分的訊號損失會變少。此外，蓋體25的材料係使用塑膠等輕量的樹脂，故蓋體25為輕量。蓋體25相對來說體積較大，故半導體封裝2全體的重量也會大幅變小。
本實施形態中，半導體裝置組裝於晶片裝配金屬板22。晶片裝配金屬板22由具有良好熱傳導性之金屬所構成，故會發揮傳遞至金屬塊21的良好散熱路徑之功能。是故，即使半導體裝置的發熱量多的情形下，仍能使半導體裝置具有足夠的散熱特性。此外，蓋體25的材料係使用塑膠等樹脂，故蓋體25為輕量，且亦容易以鑄模來製作。又，在空間25a的內壁面施以金屬披覆，故空間25a的內壁面會成為表面粗糙度少的平滑平面。其結果，在變換部分的訊號損失低。
是故，本實施形態中，同樣地能得到具有足夠的散熱特性、訊號的傳輸損失低、小型且輕量而製造亦 容易之，具有導波管介面的半導體封裝。
(實施形態3)
圖5為本實施形態3之半導體封裝示意分解立體圖。與實施形態2之半導體封裝相同的部分，標註同一符號。實施形態2中，半導體封裝的最下層為內部形成有導波管之金屬塊，最上層為形成有背短路端之樹脂製蓋體，而實施形態3中，半導體封裝的最下層為形成有背短路端之金屬塊、最上層為內部形成有導波管路之樹脂製蓋體。以下，說明本實施形態3之半導體封裝3。另，與實施形態2重複的部分，予以簡略說明。
圖5中同樣地，主要部分係以透視表示。於半導體封裝內，容納著半導體裝置23。如圖5所示例般，半導體封裝3是由：作為第1金屬體之金屬塊31、作為第2金屬體之晶片裝配金屬板22、半導體裝置23、線路基板24、蓋體35所構成。
金屬塊31係為形成有背短路端之內附背短路金屬塊。金屬塊31例如由銅、鋁、或含有它們的合金等所構成。本實施形態中，金屬塊31的外觀形狀為直方體。金屬塊31的各面為平面。在金屬塊31的一個平面，有挖掘成導波管路的開口形狀之2個凹部31a(31a(#1)及31a(#2))相隔距離而形成。又，該些凹部31a至底面31b為止的深度，係為相當於訊號的導波管管內波長的1/4波長之深度。包括底面31b在內，在凹部31a的內壁 面施加以金或銀等作為材料之金屬披覆。如此一來，凹部31a會發揮導波管的背短路端之功能。在此情形下，凹部31a的底面31b會成為背短路。如上述般，背短路端為背短路構造的一部分。
在形成有凹部31a的平面上，載置著晶片裝配金屬板22。具體而言，晶片裝配金屬板22係固定於2個凹部31a之間。晶片裝配金屬板22，在上面側具備半導體裝置等之組裝區域(未圖示)。圖5例子中，在組裝區域組裝著半導體裝置23。晶片裝配金屬板22由銅等具有良好熱傳導性之金屬所構成。因此，晶片裝配金屬板22會成為將半導體裝置23的熱傳導至金屬塊31之良好散熱路徑。
此外，在形成有凹部31a的平面上，載置著線路基板24。該線路基板24的構造，與實施形態2中說明之線路基板24的構造相同。但，該線路基板24的部位24c，係位於與金屬塊31的2個凹部31a相對應之場所。部位24c與凹部31a成為一體，形成背短路構造，將訊號傳輸線路與導波管之間的訊號連接予以變換。
又，在線路基板24載置著樹脂製之蓋體35，以便覆蓋線路基板24全體。蓋體35為內部形成有導波管路之內附導波管蓋體。該導波管路為貫通孔，為背短路構造的一部分。蓋體35與線路基板24接著。本實施形態中，蓋體35的外觀形狀為直方體。在該蓋體35的內部形成有2個導波管路35a(35a(#1)及35a(#2))。導波 管路35a係為與金屬塊31中形成之背短路端相對應之構造。本實施形態之情形中，導波管路35a為導波管介面。導波管路35a的開口部的一端(35b(#1)及35b(#2))，位於與線路基板24內的部位(24c(#1)及24c(#2))相對應之場所。蓋體35為求輕量化，係以塑膠等輕量的樹脂所構成。因此，導波管路35a的內壁面，全部被施加以金、銀等作為材料之金屬披覆。藉由該金屬披覆，內壁面會成為表面粗糙度小的平滑面。如此一來，導波管路35a便能發揮導波管之功能。
本實施形態中同樣地，半導體裝置組裝於晶片裝配金屬板22。晶片裝配金屬板22由具有良好熱傳導性之金屬所構成，故會發揮傳遞至蓋體35的良好散熱路徑之功能。是故，即使半導體裝置的發熱量多的情形下，仍能使半導體裝置具有足夠的散熱特性。此外，蓋體35的材料係使用塑膠等樹脂，故蓋體35為輕量，且亦容易以鑄模來製作。又，在凹部31a的內壁面、及導波管路35a的內壁面施以金屬披覆，故內壁面會成為表面粗糙度少的平滑平面。其結果，在變換部分的訊號損失低。是故，本實施形態中，同樣地能得到具有足夠的散熱特性、訊號的傳輸損失低、小型且輕量而製造亦容易之，具有導波管介面的半導體封裝。
(實施形態4)
在採用導波管介面之半導體封裝中，多數情形下，會 容納訊號功率放大用的半導體裝置。導波管係處理大訊號功率的訊號，故半導體封裝的訊號輸出側(後段側)，理想是成為導波管介面。另一方面，在半導體封裝的前段側，多半會設置頻繁使用微帶線路等訊號傳輸線路而處理訊號位準小的訊號之裝置。若考量訊號變換時的訊號損失，半導體封裝理想是在前段側具備可直接連接微帶線路等訊號傳輸線路的訊號輸入介面。
鑑此，實施形態4中，係說明在後段側(訊號輸出側)具備導波管介面，且在前段側具備可連接微帶線路等訊號傳輸線路的訊號輸入介面之半導體封裝。
圖6為本實施形態4之半導體封裝的分解立體圖，圖7A~D為半導體封裝全體及各個部分的立體圖。此外，圖8及圖9為圖7A中C-C’面的截面圖，圖10A~B為圖7A中D-D’面的截面圖。另，任一圖中，於半導體封裝內，容納著半導體裝置43。
如圖6~圖10B所示例般，半導體封裝4是由：作為第1金屬體之導波管介面金屬板41、作為第2金屬體之晶片裝配金屬板42、半導體裝置43、線路基板44、蓋體45所構成。
導波管介面金屬板41為平板狀的金屬板。導波管介面金屬板41例如由銅、鋁、或含有它們的合金等所構成。在導波管介面金屬板41，如圖6所示，形成有貫通孔41a。貫通孔41a的形狀，係為與半導體封裝4連接之導波管的截面形狀相對應之形狀。貫通孔11a下側的 開口，為半導體封裝4與外部的連接端之部分。在貫通孔41a下側的開口，例如連接著用來做訊號輸出入之毫米波帶用的導波管(未圖示)。當連接著導波管的情形下，貫通孔41a成為導波管的管路的一部分。
在導波管介面金屬板41的上面，如圖8所示，載置著晶片裝配金屬板42。晶片裝配金屬板42為平板狀的金屬板。晶片裝配金屬板42固定於導波管介面金屬板41，其下面緊貼於導波管介面金屬板41的上面。晶片裝配金屬板42，在上面側具備用來組裝半導體裝置等之組裝區域。本實施形態中，在該組裝區域組裝著半導體裝置43。晶片裝配金屬板42例如由銅等具有良好熱傳導性之金屬所構成。因此，晶片裝配金屬板42會成為將半導體裝置43的熱傳導至導波管介面金屬板41之良好散熱路徑。
在導波管介面金屬板41的上面，載置著線路基板44。線路基板44係固定於晶片裝配金屬板42的鄰接區域，而覆蓋貫通孔41a。本實施形態中，線路基板44是由一片線路基板所構成。但，線路基板44亦可由複數個線路基板所構成。舉例來說，線路基板44亦可拆分成輸入側、輸出側等複數個線路基板。在此情形下，該些線路基板亦可配置成隔著組裝區域而相向。
在線路基板44的輸入側，形成有微帶線路，其作為輸入至半導體裝置43的訊號的傳輸線路(以下稱為輸入側傳輸線路)。輸入側傳輸線路是由訊號側導體 44e及接地側導體44b所構成。訊號側導體44e的一端連接至半導體裝置43，另一端從蓋體45突出而貫通蓋體45的側壁面。該突出的部分，係為成為訊號輸入介面之部分。訊號側導體44e形成於線路基板44的上面側，接地側導體44b形成於線路基板44的下面側。線路基板44具備平板狀的介電體基板44c。介電體基板44c位於訊號側導體44e與接地側導體44b之間。另，接地側導體44b亦可為面狀。又，接地側導體44b亦可固定於晶片裝配金屬板42，使得面全體與晶片裝配金屬板42接觸。
另一方面，在線路基板44的輸入側，同樣形成有微帶線路，其作為從半導體裝置43輸出的訊號的傳輸線路(以下稱為輸出側傳輸線路)。輸出側傳輸線路是由訊號側導體44a及接地側導體44b所構成。線路基板44係被載置並固定於晶片裝配金屬板42的上面，而覆蓋貫通孔41a的開口面。線路基板44具備朝貫通孔41a的開口面伸出之伸出部44f。訊號側導體44a的一端與半導體裝置43連接。另一端如圖9所示，成為延伸部44d。延伸部44d形成於伸出部44f，與貫通孔41a的開口面重疊。延伸部44d的長度L為訊號的線路波長的1/4。有關延伸部44d周邊的構造後述之。
蓋體45係為將貫通孔41a、晶片裝配金屬板42、及線路基板44從上方一體地覆蓋之內附背短路蓋體。蓋體45載置於導波管介面金屬板41。輸入側傳輸線路的一端，從蓋體45與導波管介面金屬板41之間露出。 在蓋體45的下面側，形成有作為背短路端之凹部(圖8所示空間45a)。空間45a係為被蓋體45的外壁及蓋體45內部的分隔壁45e分隔而成之空間。空間45a配置於與貫通孔41a的開口面相對應之位置。空間45a係為貫通孔41a的開口面形狀原原本本地朝上方延長而成之形狀。從訊號側導體44a至上壁面45d為止的高度(圖9所示高度H)，為訊號的導波管管內波長的1/4。空間45a的內壁面45b，全面被金屬披覆。藉由施以金屬披覆，空間45a會發揮導波管的背短路端之功能。
在蓋體45的下面側，除了空間45a以外，還形成有空間45c。空間45c係為用來容納半導體裝置43或線路基板44上的訊號傳送線路等之空間。空間45c的內壁面45f，除了接近訊號線路的部分以外，係被金屬披覆。金屬披覆是透過線路基板44而接地。因此，內壁面45f具有屏蔽效果。
蓋體45的材料例如為塑膠等輕量的樹脂。因此，蓋體45當然為輕量，半導體封裝4全體亦為輕量。
貫通孔41a、空間45a、及線路基板44的一部分(被貫通孔41a與空間45a包夾之部分)，為訊號的變換部分。在該變換部分，藉由線路基板44傳輸之訊號會被變換成藉由導波管傳輸之訊號。
圖9為圖8的變換部分放大圖。圖9例子中，導波管(未圖示)是從貫通孔41a的開口下側連接。線路基板44的伸出部44f位於貫通孔41a的上方。在該 伸出部44f，形成有延伸部44d。延伸部44d為訊號側導體44e的端部。具體而言，係為延伸而出的部分，以便與貫通孔41a的開口面重疊。延伸部44d的長度L為訊號的線路波長的1/4。在延伸部44d的上方，形成有空間45a。從延伸部44d至空間45a的上壁面45d為止之高度H，為訊號的管內波長的1/4。
在空間45a的內壁面45b，全面施以金屬披覆。金屬披覆的材料，例如可使用金或銀等。藉由對內壁面45b施以金屬披覆，空間45a的內壁面會成為表面粗糙度少的平面。如此一來，在變換部分的訊號損失會變小。該變換部分的構造，或稱為背短路構造。此外，上壁面45d，或稱為短路面、或背短路。
接著，說明具有如此構成之半導體封裝4的組裝例。圖11為所屬技術領域者使用半導體封裝4來構成訊號功率放大器等時，半導體封裝4安裝於基體50之情形示意外觀立體圖。圖12為圖11中E-E’面的截面圖。本例中，在半導體封裝4內，例如容納著發熱量多的訊號功率放大用的半導體裝置。
基體50例如由銅、鋁、或含有它們的合金等所構成。多數情形下，訊號功率放大器的輸入側的訊號位準低。再者，在半導體封裝4的前段多半會連接高頻功能電路，而其相互連接多半會使用微帶線路。因此，在基體50形成有微帶線路51，以作為對半導體封裝4的輸入訊號的傳輸路徑。另一方面，半導體封裝4中容納之半導體 裝置若為訊號功率放大用之半導體裝置的情形下，從半導體封裝4輸出的訊號的訊號位準高。因此，在基體50形成有導波管路52，以作為輸出訊號的傳輸路徑。
半導體封裝4的訊號輸入介面並非導波管介面，而是微帶線路。因此，輸入側線路基板的端部44g與基體50側的微帶線路51，例如能夠使用引線端子46來連接。此外，半導體封裝4在訊號輸出側，具備作為導波管介面之貫通孔41a。因此，所屬技術領域者能夠將導波管路52直接連接至半導體封裝4。像這樣，半導體封裝4具備分別適合於輸入訊號、輸出訊號之介面。因此，能夠將半導體封裝4直接連接至基體50，故能抑制因傳輸路徑的變換等所造成之不必要的傳輸損失。
本實施形態之半導體封裝4由於具備背短路構造，故多半組裝著訊號功率放大用之半導體裝置等發熱量較多的半導體裝置。本實施形態中，半導體裝置組裝於晶片裝配金屬板12。晶片裝配金屬板12由熱傳導性高之金屬所構成，故會成為傳遞至導波管介面金屬板11的良好散熱路徑。而且，實施形態4中，導波管介面金屬板11係與基體50接觸，故傳遞至導波管介面金屬板11的熱會立即傳遞至基體50。是故，即使半導體裝置的發熱量多的情形下，仍能使半導體裝置具有足夠的散熱特性。
此外，蓋體45係將貫通孔41a、晶片裝配金屬板42、半導體裝置43、及線路基板44全體從上方覆 蓋，且在其下面側形成有空間45a。這樣的形狀之蓋體45，若是使用金屬材料以鑄模來製造，則蓋體45的重量會變大。而且，也難以抑制內壁面45b的表面粗糙度，故在導波管與線路基板44之間的變換部分的訊號損失會變大。本實施形態中，蓋體45的材料係使用塑膠等樹脂，故蓋體45的重量小，且亦容易以鑄模來製作。又，在空間45a的內壁面45b施以金屬披覆，故內壁面45b會成為表面粗糙度少的平滑平面。其結果，在變換部分的訊號損失低。
如以上說明般，按照本實施形態，便能得到具有足夠的散熱特性、訊號的傳輸損失低、小型且輕量而製造亦容易之，具有導波管介面的半導體封裝。
另，以上已說明本發明的幾個實施形態，但該些實施形態僅是提出作為一例，並非意圖限定發明之範圍。該些新穎的實施形態，可以其他各種形態來實施，在不脫離發明要旨之範圍內，可進行種種省略、置換、變更。該些實施形態或其變形，均包含於發明之範圍或要旨中，且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。
1‧‧‧半導體封裝
11‧‧‧導波管介面金屬板
12‧‧‧晶片裝配金屬板
13‧‧‧半導體裝置
14‧‧‧線路基板
15‧‧‧蓋體
11a‧‧‧貫通孔

Claims (15)

  1. 一種半導體封裝，其特徵為，具備：第1金屬體，其形成有背短路構造的一部分；第2金屬體，具備半導體裝置的組裝區域，且載置於前述第1金屬體；線路基板，其形成有訊號傳輸線路，以聯絡導波管與組裝於前述組裝區域之半導體裝置；及蓋體，為樹脂製，其構造形成為與前述第1金屬體中形成之背短路構造的一部分相對應，其構造的內壁面被金屬披覆，且配置於隔著前述第2金屬體及前述線路基板與前述第1金屬體相向之位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝，其中，在前述第1金屬體，形成有供前述導波管連接之貫通孔，在前述蓋體，於與前述第1金屬體的前述貫通孔相對應之位置，形成有作為前述導波管的背短路端之凹部，前述凹部的內壁面係被金屬披覆。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之半導體封裝，其中，在前述第1金屬體，形成有2個前述貫通孔，在前述蓋體，於與前述第1金屬體的前述貫通孔相對應之位置，形成有作為前述導波管的背短路端之凹部。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之半導體封裝，其中，前述第1金屬體具備第1平面、及與前述第1平面正交之第2平面， 前述貫通孔係為形成於前述第1金屬體的內部之導波管路，前述貫通孔的一方的開口與前述凹部相向，另一方的開口與前述導波管連接，2個前述貫通孔的前述凹部側的開口兩者均位於前述第1平面，另一方的開口至少一者位於前述第2平面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之半導體封裝，其中，前述金屬披覆的材料，係使用金或銀。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之半導體封裝，其中，前述線路基板，具備：第1訊號傳輸線路，其聯絡前述導波管與組裝於前述組裝區域之半導體裝置，並將從組裝於前述組裝區域之半導體裝置輸出的訊號送出至前述導波管；及第2訊號傳輸線路，與外部的訊號傳輸線路連接，並將從外部輸入的訊號輸入至前述半導體裝置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之半導體封裝，其中，前述金屬披覆的材料，係使用金或銀。
  8. .如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝，其中，在前述蓋體，形成有供前述導波管連接之貫通孔，在前述第1金屬體，於與前述蓋體的前述貫通孔相對應之位置，形成有作為前述導波管的背短路端之凹部，前述貫通孔的內壁面係被金屬披覆。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之半導體封裝，其中，在前述蓋體，形成有2個前述貫通孔，在前述第1金屬體，於與前述蓋體的前述貫通孔相對 應之位置，形成有作為前述導波管的背短路端之凹部。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體封裝，其中，前述蓋體具備第1平面、及與前述第1平面正交之第2平面，前述貫通孔係為形成於前述蓋體的內部之導波管路，前述貫通孔的一方的開口與前述凹部相向，另一方的開口與前述導波管連接，2個前述貫通孔的前述凹部側的開口兩者均位於前述第1平面，另一方的開口至少一者位於前述第2平面。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之半導體封裝，其中，前述金屬披覆的材料，係使用金或銀。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之半導體封裝，其中，前述線路基板，具備：第1訊號傳輸線路，其聯絡前述導波管與組裝於前述組裝區域之半導體裝置，並將從組裝於前述組裝區域之半導體裝置輸出的訊號送出至前述導波管；及第2訊號傳輸線路，與外部的訊號傳輸線路連接，並將從外部輸入的訊號輸入至前述半導體裝置。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之半導體封裝，其中，前述金屬披覆的材料，係使用金或銀。
  14. 一種半導體模組，其特徵為，具備：第1金屬體，其形成有背短路構造的一部分； 第2金屬體，具備半導體裝置的組裝區域，且載置於前述第1金屬體；線路基板，其形成有訊號傳輸線路，以聯絡導波管與組裝於前述組裝區域之半導體裝置；蓋體，為樹脂製，其構造形成為與前述第1金屬體中形成之背短路構造的一部分相對應，其構造的內壁面被金屬披覆，且配置於隔著前述第2金屬體及前述線路基板而與前述第1金屬體相向之位置；及半導體裝置，組裝於前述組裝區域。
  15. 一種半導體裝置，其特徵為，被組裝於半導體封裝中，該半導體封裝具備：第1金屬體，其形成有背短路構造的一部分；第2金屬體，具備半導體裝置的組裝區域，且載置於前述第1金屬體；線路基板，其形成有訊號傳輸線路，以聯絡導波管與組裝於前述組裝區域之半導體裝置；及蓋體，為樹脂製，其構造形成為與前述第1金屬體中形成之背短路構造的一部分相對應，其構造的內壁面被金屬披覆，且配置於隔著前述第2金屬體及前述線路基板而與前述第1金屬體相向之位置。
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