WO2010079663A1 - 半導体装置、その製造方法、ミリ波誘電体内伝送装置、その製造方法、およびミリ波誘電体内伝送システム - Google Patents

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拓史 河村
岡田　安弘
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device, a manufacturing method thereof, an in-millimeter-wave dielectric transmission device, a manufacturing method thereof, and a millimeter-wave dielectric transmission system.
  • a semiconductor package for transmitting baseband signals a large number of circuit elements are formed on a semiconductor element, and a semiconductor chip constituting a large-scale electronic circuit is enclosed in a small package having a plurality of terminals. Is often used.
  • FIG. 38A is a plan view showing a configuration example of the semiconductor package 1 according to the conventional example, and FIG. 38B is a cross-sectional view taken along arrow X3-X3 in FIG. 38A.
  • a semiconductor package 1 shown in FIG. 38A has a semiconductor chip 2 and an interposer substrate 4.
  • the semiconductor chip 2 is mounted on the interposer substrate 4.
  • the semiconductor chip 2 includes an electric circuit for transmitting a baseband signal.
  • a plurality of pad electrodes 3 are formed on the surface of the semiconductor chip 2.
  • a plurality of terminal electrodes 5 are provided on the back side of the interposer substrate 4.
  • the terminal electrode 5 is a terminal for electrical connection with a mounting substrate to which the semiconductor package 1 is applied, and is used for a power source, a ground (grounding) application, and an electric signal input / output application.
  • the interposer substrate 4 connects the pad electrode 3 and the terminal electrode 5 of the semiconductor chip 2.
  • the pad electrode 3 and the lead electrode 6 of the semiconductor chip 2 are connected by a bonding wire 7.
  • a lead electrode 6 corresponding to the pad electrode 3 is formed on the surface of the interposer substrate 4.
  • the lead electrode 6 is connected to the terminal electrode 5 through a wiring pattern in the interposer substrate 4.
  • a method of connecting the semiconductor chip 2 and the interposer substrate 4 there is a method of connecting using a lead frame or a bonding wire 7, and there is a method of flip chip bonding using a solder ball.
  • protruding electrodes 9 bump: solder balls
  • the semiconductor chip 2 is bonded to the interposer substrate 4 via the solder balls. Is the method.
  • the semiconductor chip 2 and the bonding wire 7 mounted on the interposer substrate 4 are sealed with a mold resin 8.
  • the mold resin 8 is a dielectric material, and its sealing purpose is mainly to protect the semiconductor chip 2 inside the package and the wiring by the bonding wires 7.
  • the semiconductor package 1 is usually used by being mounted on the surface of a mounting substrate such as a printed circuit board.
  • the semiconductor package 1 is wired to the same printed circuit board or an electric circuit of another printed circuit board.
  • multilayer wiring is often used for wiring in a printed circuit board as the number of wirings increases.
  • a multilayer substrate is usually constituted by applying a wiring pattern to a thin dielectric substrate, bonding them in layers, and connecting the wirings of each layer by vias. Between the multilayer substrates, a connector is attached to each dielectric substrate, and wiring is performed by direct connection of the connectors or cable connection between the connectors.
  • FIG. 39 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an electronic device 700 in which the semiconductor packages 1a and 1b are stacked.
  • An electronic apparatus 700 shown in FIG. 39 is configured to include two semiconductor packages 1a and 1b, mounting boards 10a and 10b, a chassis 11, a connector 14, and a cable 15 in a housing 12.
  • the semiconductor package 1a is mounted on the lower substrate 10a, and the semiconductor package 1b is mounted on the upper substrate 10b.
  • the semiconductor packages 1a and 1b are bonded to the chassis 11 so as to abut the surfaces thereof. This is because the heat generated from the semiconductor packages 1a and 1b is radiated to the chassis 11.
  • the two substrates 10a and 10b are fixed to the chassis 11.
  • the chassis 11 is further fixed to the housing 12.
  • a screw structure 13 is used for fixing the substrates 10a and 10b to the chassis 11 and fixing the chassis 11 to the housing 12.
  • As the material of the chassis 11, a metal, a strong plastic material, or the like is used. Further, data transmission between the semiconductor packages 1a and 1b is executed by connecting the connectors 14 to the lower substrate 10a and the upper substrate 10b, respectively, and connecting the cable 15 between the connectors 14.
  • Patent Document 1 discloses a dielectric waveguide line.
  • This dielectric waveguide line includes a pair of main conductor layers, two rows of via hole groups, and sub-conductor layers, and the main conductor layers are formed in parallel with the dielectric therebetween.
  • the via hole group is formed so as to electrically connect the main conductor layers at intervals equal to or shorter than the cutoff wavelength in the signal transmission direction.
  • the sub conductor layer is connected to the via hole group and is formed in parallel with the main conductor layer.
  • a dielectric waveguide line when an electric signal is transmitted through a waveguide region surrounded by a main conductor layer, a via hole group, and a sub conductor layer, at least one main conductor layer is provided with a high-frequency transmission line and an electromagnetic wave. Slot holes for coupling are formed.
  • the high-frequency transmission line is composed of a microstrip line and is formed at a position facing the slot hole.
  • the electronic device 700 for transmitting and receiving millimeter waves according to the conventional example has the following problems.
  • the cable is bonded to the chassis 11 so that the surfaces of the semiconductor packages 1a and 1b shown in FIG. 39 face each other, and between the connectors 14 provided on the lower substrate 10a and the upper substrate 10b. 15 is connected. Then, data is transmitted between the semiconductor packages 1a and 1b. Therefore, the number of wirings connected to the semiconductor packages 1a and 1b may increase as the data capacity handled by the electronic device increases.
  • the data width increases to 32 bits and 64 bits, and the address width also increases. Accordingly, the number of terminal electrodes 5 of the semiconductor packages 1a and 1b increases. This causes a problem that the package size increases. This is particularly due to the fact that the size of the terminal electrode 5 of the interposer substrate 4 is larger than the size of the pad electrode 3 of the semiconductor chip 2.
  • the boards 10a and 10b have a multi-layer structure, the number of terminals of the connector 14 and the cable 15 connecting the lower board 10a and the upper board 10b increases. As a result, there arise problems that the physical sizes of the connector 14 and the cable 15 are increased, the shapes of the connector 14 and the cable 15 are complicated, the reliability thereof is lowered, and the cost is increased.
  • An object of the present invention is to provide such a semiconductor device, a manufacturing method thereof, an in-millimeter-wave dielectric transmission device, a manufacturing method thereof, and an in-millimeter-wave dielectric transmission system.
  • the above-described problems include a semiconductor chip provided on a substrate capable of millimeter-wave band communication, an antenna structure connected to the semiconductor chip, an insulating member covering the semiconductor chip, and a dielectric capable of transmitting a millimeter-wave signal.
  • a semiconductor device comprising a millimeter wave transmission member composed of a dielectric material that is included and matched to the antenna structure.
  • the insulating member When the antenna structure is a structure that is covered with an insulating member, the insulating member includes a dielectric that can pass a millimeter-wave signal. For example, when a plurality of millimeter-wave band communicable semiconductor chips are configured to be accommodated in the same package, if the entire antenna structure is covered with an insulating member, the insulating member that covers the semiconductor chip is the plurality of semiconductors. It functions as a millimeter wave transmission member that enables millimeter wave signal transmission between chips.
  • two semiconductor devices capable of transmitting in the millimeter-wave dielectric having the same configuration according to the present invention are brought into contact with each other through the respective millimeter-wave transmission members to operate the semiconductor device. Then, a millimeter wave signal can be transmitted from one semiconductor device to the other semiconductor device.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission device includes a semiconductor chip provided on one substrate and capable of millimeter-wave band communication, an antenna structure connected to the semiconductor chip, and an insulating member that covers the semiconductor chip.
  • a second semiconductor device having a member capable of transmitting in a millimeter-wave dielectric, and a dielectric material including a dielectric capable of transmitting millimeter-wave signals, between the first semiconductor device and the second semiconductor device.
  • the antenna structure of the first semiconductor device includes a millimeter-wave signal transmission member provided on the antenna, and the first semiconductor device and the second semiconductor device interpose the millimeter-wave signal transmission member. Those that are executable to implement the millimeter wave signal transmission between the antenna structure of the second semiconductor device.
  • the second from the first semiconductor device via the millimeter-wave signal transmission member provided between the first semiconductor device and the second semiconductor device.
  • Millimeter-wave signals can be transmitted to semiconductor devices.
  • a method of manufacturing a semiconductor device includes a step of forming a semiconductor chip capable of millimeter wave band communication on a substrate, a step of connecting an antenna structure to the semiconductor chip formed on the substrate, and an insulating member. A step of covering and insulating the semiconductor chip, and a step of aligning the millimeter wave transmission member with the antenna structure with a dielectric material including a dielectric capable of transmitting a millimeter wave signal.
  • a semiconductor chip capable of millimeter-wave band communication is provided on one substrate, an antenna structure is connected to the semiconductor chip, and the semiconductor chip is connected by an insulating member.
  • Millimeter wave signal between the Na structure by interposing the millimeter wave transmission member so as to be transmitted is to implement the first and second semiconductor devices.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission system includes a semiconductor chip provided on a substrate of one electronic device and capable of millimeter-wave band communication, an antenna structure connected to the semiconductor chip, and a semiconductor chip of the electronic device.
  • Semiconductor device capable of transmitting in a millimeter-wave dielectric having an insulating member covering the semiconductor device, a semiconductor chip capable of millimeter-wave band communication provided on the substrate of the other electronic device, and an antenna structure connected to the semiconductor chip
  • a second semiconductor device having an insulating member covering a semiconductor chip of the electronic device and capable of transmitting in a millimeter-wave dielectric, and a dielectric material including a dielectric capable of transmitting a millimeter-wave signal.
  • the antenna structures of the first and second semiconductor devices each having a semiconductor chip capable of millimeter wave band communication are arranged so as to face each other with a dielectric transmission line interposed therebetween. . Then, a millimeter wave signal is transmitted from the first semiconductor device to the second semiconductor device through a dielectric transmission path capable of transmitting a millimeter wave signal provided between the first semiconductor device and the second semiconductor device. Can be transmitted.
  • a millimeter-wave dielectric transmission system can be easily constructed without depending on a connector having a large number of terminals and a printed wiring sheet cable having a large mounting area.
  • One embodiment of the present invention having such a mechanism can be applied to a millimeter-wave band communication system that transmits a millimeter-wave band signal having a carrier frequency of 30 GHz to 300 GHz at a high speed, for example, for transporting movie images or computer images. is there.
  • the antenna structure is connected to the semiconductor chip. Further, a millimeter wave transmission member made of a dielectric material including a dielectric capable of transmitting a millimeter wave signal and matched to the antenna structure is provided.
  • the insulating member that covers the semiconductor chip also includes a dielectric that can pass a millimeter-wave signal so as to form a transmission line in the millimeter-wave dielectric.
  • the device can be easily constructed.
  • each antenna structure of the first and second semiconductor devices each having a semiconductor chip capable of millimeter-wave band communication includes a millimeter-wave transmission member. Are arranged.
  • a millimeter wave is transmitted from the first semiconductor device to the second semiconductor device via a millimeter wave transmission member capable of millimeter wave signal transmission provided between the first semiconductor device and the second semiconductor device. Can be transmitted.
  • a millimeter-wave dielectric transmission system that can transmit millimeter-wave signals in one or both directions without depending on a connector having a large number of terminals and a printed wiring sheet cable having a large mounting area. become.
  • the first semiconductor device capable of transmitting in the millimeter-wave dielectric is provided on the substrate of one electronic device, and the millimeter semiconductor is transmitted on the substrate of the other electronic device.
  • a second semiconductor device capable of waveband communication is provided.
  • a millimeter wave transmission member capable of transmitting a millimeter wave signal is provided between the first semiconductor device and the second semiconductor device, and one electronic device and the other electronic device are connected to each other via the millimeter wave transmission member.
  • the antenna structure of the semiconductor device is in contact with the antenna structure of the second semiconductor device so that a millimeter wave signal can be transmitted.
  • a millimeter wave is transmitted from the first semiconductor device to the second semiconductor device via a millimeter wave transmission member capable of millimeter wave signal transmission provided between the first semiconductor device and the second semiconductor device. Can be transmitted.
  • communication processing can be executed between one electronic device and the other electronic device without depending on a communication cable or the like connecting both electronic devices.
  • FIG. 6 is a process diagram illustrating an example of forming a semiconductor package 20.
  • FIG. 6 is a process diagram illustrating an example of forming a semiconductor package 20.
  • FIG. 6 is a process diagram illustrating an example of forming a semiconductor package 20.
  • FIG. 6 is a process diagram illustrating an example of forming a semiconductor package 20.
  • FIG. 6 is a process diagram illustrating an example of forming a semiconductor package 20.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of an in-millimeter-wave dielectric transmission device 200.
  • FIG. FIG. 5 is a perspective view illustrating an enlarged configuration example of the in-millimeter-wave dielectric transmission device 200 illustrated in FIG.
  • It is explanatory drawing which shows the example of a simulation model for the passage characteristic and reflection characteristic verification of the in-millimeter-wave dielectric transmission apparatus 200.
  • FIG. 10 is a process diagram illustrating an example of forming the electronic device 601.
  • FIG. 10 is a process diagram illustrating an example of forming the electronic device 601.
  • FIG. 11 is a process diagram illustrating an example of forming the electronic device 602.
  • FIG. 11 is a process diagram illustrating an example of forming the electronic device 602. It is a figure explaining the comparative example with respect to 7th Embodiment.
  • FIG. 26 is a first diagram illustrating an example of simulation characteristics in the semiconductor package of the seventh embodiment illustrated in FIG. 25;
  • FIG. 26 is a second diagram illustrating an example of simulation characteristics in the semiconductor package of the seventh embodiment illustrated in FIG. 25;
  • FIG. 26 is a third diagram illustrating an example of simulation characteristics of the semiconductor package of the seventh embodiment illustrated in FIG. 25;
  • FIG. 31 is a diagram (part 1) illustrating an example of simulation characteristics in the in-millimeter-wave dielectric transmission system according to the eighth embodiment illustrated in FIG. 30;
  • FIG. 32 is a second diagram illustrating an example of simulation characteristics in the in-millimeter wave dielectric transmission system according to the eighth embodiment illustrated in FIG. 30;
  • FIG. 33 is a third diagram illustrating an example of simulation characteristics in the in-millimeter-wave dielectric transmission system according to the eighth embodiment illustrated in FIG. 30; It is a figure explaining the semiconductor package of the 1st modification. It is a figure explaining the semiconductor package of the 2nd modification.
  • First Embodiment (Semiconductor Package 20: Configuration Example, Internal Configuration Example, and Process Diagram) 2. Second Embodiment (In-millimeter-wave dielectric transmission device 200: configuration example, assembly example, internal configuration (Example, enlarged configuration example, simulation model example, characteristic example) 3. Third embodiment (in-millimeter-wave dielectric transmission device 300: configuration example) 4). Fourth Embodiment (Semiconductor Package 20c: Configuration Example, Formation Example Millimeter-Wave Dielectric Transmission Device 400: Configuration Example and Assembly Example) 5). Fifth embodiment (in-millimeter-wave dielectric transmission device 500: configuration example and formation example) 6).
  • a configuration example of a semiconductor package 20 as a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
  • a semiconductor package 20 shown in FIG. 1 constitutes an example of a semiconductor device.
  • the semiconductor package 20 can be applied to an in-millimeter-wave dielectric transmission system that transmits a millimeter-wave band signal having a carrier frequency of 30 GHz to 300 GHz for carrying movie images or computer images at high speed.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission system includes a digital recording / reproducing device, a terrestrial television receiver, a mobile phone, a game machine, a computer, a communication device, and the like.
  • the semiconductor package 20 includes an interposer substrate 4, a mold resin 8, a dielectric transmission path 21 capable of transmitting a millimeter wave signal, a semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication, and an antenna structure 32.
  • the interposer substrate 4 constitutes a substrate for chip mounting, and a semiconductor chip 30 is provided on the interposer substrate 4.
  • a sheet member in which a heat reinforced resin having a predetermined dielectric constant and a copper foil are combined is used.
  • the semiconductor chip 30 performs communication processing in the millimeter wave band.
  • a system LSI in which an LSI function unit 201 and a signal generation unit 202 as shown in FIG. 2 are integrated is used (see FIG. 2).
  • terminals of the power supply unit and the like that are not subject to conversion of the millimeter wave signal are wired from the pad electrode 3 of the semiconductor chip 30 to the lead electrode 6 via the bonding wire 7 in the same manner as in the conventional configuration, Connected to the terminal electrode 5.
  • the antenna structure 32 is connected to the semiconductor chip 30.
  • the antenna structure 32 is provided on the semiconductor chip 30 of the interposer substrate 4.
  • the antenna structure 32 includes an antenna terminal 31, a microstrip line 33, an antenna 39, and the like (see FIG. 2).
  • the package components such as the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 on the interposer substrate 4 are covered and insulated (sealed) with a mold resin 8 as an example of an insulating member.
  • a mold resin 8 for example, an epoxy resin having a relative dielectric constant ⁇ 1 is used.
  • a printed wiring sheet cable for data transmission is connected from the pad electrode 3 of the semiconductor chip 2 to the terminal electrode 5 as shown in FIG.
  • the antenna terminal 31 is wired to the semiconductor integrated circuit that implements the signal generation unit 202 inside the semiconductor chip 30.
  • a part of the terminal electrode 5 of the conventional semiconductor package 1 is replaced with the antenna structure 32 in the semiconductor package 20 of the present invention. As a result, the terminal electrode 5 can be reduced.
  • the mold resin 8 is formed of a dielectric material including a dielectric capable of transmitting a millimeter wave signal, and constitutes a part or all of the dielectric transmission path 21. To do.
  • the purpose of the mold resin 8 is to protect the wiring by the semiconductor chip and the bonding wire inside the package.
  • the dielectric transmission path 21 may be further formed. Different.
  • the dielectric transmission path 21 capable of transmitting a millimeter wave signal as shown by a two-dot chain line is provided.
  • the dielectric transmission path 21 constitutes an example of a millimeter wave transmission member, and is composed of a part of a metal chassis 11 and a dielectric material having a predetermined relative dielectric constant ⁇ 3 as shown in FIGS. 3A to 3E.
  • the dielectric material includes a dielectric capable of transmitting millimeter wave signals.
  • a member made of acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, silicone, and polyimide is used for the dielectric material.
  • the chassis 11 constitutes an example of a region demarcating member and has a through portion 11 a that is aligned with the upper portion of the antenna structure 32.
  • the opening cross-sectional shape of the penetration part 11a may be circular or rectangular.
  • the depth (height) of the through-hole 11a formed in the thickness direction of the chassis 11 defines (defines) the length of the dielectric transmission path 21 (waveguide).
  • the dielectric transmission path 21 is not limited to the thickness direction of the chassis 11, and may be disposed in the surface direction of the chassis 11.
  • the dielectric material is provided in the through-hole 11a of the chassis 11 and functions to form an in-dielectric transmission path for electromagnetic waves based on millimeter wave signals.
  • the dielectric transmission path 21 is not limited to the dielectric material provided in the through-hole 11 a in the chassis 11, and a part of the mold resin 8 that covers the semiconductor chip 30 is used as the dielectric transmission path 21. May be.
  • the semiconductor chip 30 shown in FIG. 2 includes an LSI function unit 201, a signal generation unit 202, and a bidirectional antenna coupling unit 203.
  • the antenna coupling unit 203 constitutes an example of a signal coupling unit or a part thereof, and the antenna coupling unit 203 is, in a narrow sense, an electronic circuit in the semiconductor chip 30 and an antenna disposed inside or outside the chip.
  • the LSI function unit 201 has a predetermined function provided by the conventional semiconductor chip 2 shown in FIG.
  • the LSI function unit 201 includes a circuit that processes image and audio data desired to be transmitted to the other party, and a circuit that processes image and audio data received from the other party.
  • a signal generation unit 202 is connected to the LSI function unit 201.
  • the signal generation unit 202 includes a downlink signal generation unit 23 that configures an example of a first signal generation unit and an uplink signal generation unit 24 that configures an example of a second signal generation unit.
  • the downstream signal generation unit 23 includes a parallel / serial conversion circuit 34, a modulation circuit 35, a frequency conversion circuit 36, and an amplifier 37 in order to process the input signal Sin to generate a millimeter wave signal S. .
  • the parallel-serial conversion circuit 34 constitutes an example of a first signal conversion unit, and converts a parallel input signal Sin (data) into a serial transmission signal Ss (data).
  • a modulation circuit 35 is connected to the parallel-serial conversion circuit 34.
  • the modulation circuit 35 is configured to modulate the serial transmission signal Ss.
  • As the modulation circuit 35 for example, a phase modulation circuit or a frequency modulation circuit is used.
  • a frequency conversion circuit 36 is connected to the modulation circuit 35.
  • the frequency conversion circuit 36 frequency-converts the transmission signal Ss modulated by the modulation circuit 35 to generate a millimeter wave signal S.
  • the millimeter wave signal S refers to a signal having a certain frequency in the range of 30 GHz to 300 GHz.
  • An amplifier 37 is connected to the frequency conversion circuit 36. The amplifier 37 amplifies the millimeter wave signal S after frequency conversion.
  • the amplifier 37 is connected to a bidirectional antenna coupling unit 203 via an antenna terminal 31 (not shown).
  • the antenna coupling unit 203 transmits the millimeter wave signal S generated by the downstream signal generation unit 23 to the dielectric transmission path 21 and receives the millimeter wave signal S from the dielectric transmission path 21 to generate an upstream signal.
  • the dielectric transmission line 21 is made of a dielectric material having a predetermined relative dielectric constant ⁇ 3.
  • the antenna coupling unit 203 includes, for example, an antenna structure 32 and an antenna switching unit 38 (antenna duplexer).
  • the antenna structure 32 is a structure in the antenna coupling portion 203 on the semiconductor package 20 side that shares the dielectric transmission path 21.
  • the antenna structure 32 includes an antenna terminal 31, a microstrip line 33, and an antenna 39.
  • the antenna switching unit 38 is formed in the same chip, the antenna terminal 31 and the microstrip line 33 excluding the antenna switching unit 38 constitute the antenna coupling unit 203.
  • the antenna 39 has a predetermined length based on the wavelength ⁇ of the millimeter wave signal S, for example, about 600 ⁇ m, and is coupled to the dielectric transmission path 21.
  • a probe antenna such as a dipole
  • the antenna 39 radiates an electromagnetic wave S ′ based on the downstream millimeter wave signal S to the dielectric transmission path 21.
  • the antenna 39 receives an electromagnetic wave S ′ based on the upstream millimeter-wave signal S from the dielectric transmission path 21.
  • the antenna structure 32 includes a microstrip line 33 in addition to the antenna 39.
  • the microstrip line 33 connects the antenna terminal 31 and the antenna 39, transmits a downstream millimeter wave signal S from the antenna terminal 31 to the antenna 39, and transmits an upstream millimeter wave signal S from the antenna 39. Transmit to the antenna terminal 31.
  • the antenna switching unit 38 is used when the antenna 39 is shared in the downlink and uplink. For example, when transmitting the millimeter wave signal S to the other party, the antenna switching unit 38 connects the antenna 39 to the downlink signal generating unit 23. When receiving the millimeter wave signal S from the other party, the antenna switching unit 38 connects the antenna 39 to the upstream signal generation unit 24.
  • the antenna switching unit 38 is provided on the semiconductor chip 30, but is not limited thereto, and may be provided in the semiconductor chip 30. Note that the antenna switching unit 38 may be omitted when the downlink and uplink antennas are provided separately.
  • a dielectric material having a relative dielectric constant ⁇ 1 is used, and the dielectric material having a relative dielectric constant ⁇ 1 constitutes a lossy dielectric transmission line 21.
  • a millimeter wave electromagnetic wave S ′ propagates in the transmission line 21. Since the dielectric transmission line 21 has a large loss, reflection is also attenuated.
  • the upstream signal generation unit 24 is connected to the antenna coupling unit 203.
  • the upstream signal generation unit 24 processes the millimeter wave signal S received by the antenna coupling unit 203 to generate an output signal Sout, so that an amplifier 44, a frequency conversion circuit 45, a demodulation circuit 46, and a serial / parallel conversion circuit 47 are generated. It is comprised.
  • the amplifier 44 is connected to the antenna coupling unit 203 so as to amplify the millimeter wave signal S received by the antenna 39.
  • a frequency conversion circuit 45 is connected to the amplifier 44.
  • the frequency conversion circuit 45 converts the frequency of the amplified millimeter wave signal S and outputs a serial reception signal Sr after frequency conversion.
  • a demodulation circuit 46 is connected to the frequency conversion circuit 45, and the demodulation circuit 46 demodulates the serial reception signal Sr after the frequency conversion.
  • a serial / parallel conversion circuit 47 constituting an example of a second signal conversion unit is connected to the demodulation circuit 46.
  • the serial / parallel conversion circuit 47 converts the serial reception signal Sr (data) into a parallel output signal Sout (data).
  • the semiconductor chip 30 is configured in this way, the number of signal wirings is reduced by serial-parallel conversion of the input signal Sin (error of parallel-serial conversion) and serial-parallel conversion processing of the reception signal Sr.
  • the number of multilayer substrates can be reduced. As a result, it is possible to reduce connectors and printed wiring sheet cables having a large number of terminals.
  • the semiconductor package 20 is configured and the semiconductor package 20 is operated. Then, the dielectric material provided in the penetration part 11a of one chassis 11 and the dielectric material provided in the penetration part 11a of the other chassis 11 come to form a millimeter-wave dielectric transmission path. Through this dielectric transmission path, a millimeter wave signal S can be transmitted from one semiconductor package 20 capable of transmitting in a millimeter-wave dielectric to the other semiconductor package 20 capable of transmitting in a millimeter-wave dielectric.
  • the semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication is formed on the interposer substrate 4 (die) shown in FIG. 3A.
  • the semiconductor chip 30 a system LSI in which the transmission and reception systems shown in FIG. 2 are integrated into a semiconductor integrated circuit is used.
  • the transmission system includes an LSI function unit 201, a parallel-serial conversion circuit 34, a modulation circuit 35, a frequency conversion circuit 36, an amplifier 37, and an antenna switching unit 38.
  • the reception system includes an amplifier 44, a frequency conversion circuit 45, a demodulation circuit 46, and a serial.
  • a parallel conversion circuit 47 is provided.
  • the semiconductor chip 30 may be mounted on the interposer substrate 4 by a conventionally obvious manufacturing method.
  • an antenna terminal 31 is formed on the semiconductor chip 30.
  • the antenna terminal 31 is drawn out from the output point of the antenna switch 38 mounted in the antenna coupling unit 203 in the region where the antenna structure 32 is provided.
  • the antenna switch 39 is included in the semiconductor chip 30, the antenna terminal 31 is drawn out from the output point of the antenna switch 38 mounted inside the semiconductor chip 30.
  • the antenna structure 32 is connected to the semiconductor chip 30 mounted on the interposer substrate 4 shown in FIG. 3B.
  • a microstrip line 33 is formed from the antenna terminal 31 on the semiconductor chip 30, and an antenna 39 is formed at the tip of the microstrip line 33.
  • a patch antenna having a predetermined length based on the wavelength ⁇ of the millimeter wave signal S, for example, about 600 ⁇ m per side is used.
  • a probe antenna such as a dipole
  • a loop antenna or a small aperture coupling element (such as a slot antenna) may be used in addition to the patch antenna.
  • An antenna structure 32 is obtained by the antenna terminal 31, the microstrip line 33, and the antenna 39 on the semiconductor chip 30.
  • the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 on the interposer substrate 4 are covered with the mold resin 8 and insulated.
  • An epoxy resin having a relative dielectric constant ⁇ 1 is used for the mold resin 8.
  • the epoxy resin a cresol novolac type epoxy resin (ECN) and a fused silica filler synthesized or a biphenyl type epoxy resin is used.
  • a protruding electrode 9 (bump) for flip chip bonding is formed under the interposer substrate 4.
  • the protruding electrode 9 is composed of a spherical solder member.
  • a dielectric transmission path 21 capable of transmitting a millimeter wave signal is formed on the mold resin 8.
  • the metal chassis 11 having the through-holes 11 a is formed on the mold resin 8.
  • the through portion 11 a is a portion aligned with the upper portion of the antenna structure 32 of the semiconductor chip 30.
  • a through-hole 11 a having a diameter ⁇ is opened at a predetermined position in the chassis 11.
  • a dielectric material is filled in the through-hole 11a of the chassis 11 to form a dielectric transmission path 21 for millimeter wave signals.
  • a glass epoxy resin member having a relative dielectric constant ⁇ 1 is used as the dielectric material.
  • a viscoelastic material 16 made of a dielectric material capable of being transmitted in the millimeter wave dielectric is inserted between the semiconductor package 20 and the dielectric transmission path 21. May be.
  • the viscoelastic material 16 provides a heat dissipation effect between the semiconductor package 20 and the chassis 11, and improves the adhesion between the dielectric transmission path 21 and the antenna coupling performance.
  • the viscoelastic material 16 has a predetermined relative dielectric constant and a predetermined dielectric loss tangent.
  • a dielectric material made of acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, silicone, and polyimide is used for the viscoelastic material 16.
  • the relative dielectric constant of the viscoelastic material 16 is set to about 3 to 6, and the dielectric loss tangent is set to about 0.0001 to 0.001. Is desirable.
  • the relative permittivity of acrylic resin is 2.5 to 4.5, and the dielectric loss tangent is 0.001 to 0.05.
  • the relative dielectric constant of the urethane resin system is 2.8 to 4, and the dielectric loss tangent is 0.001 to 0.05.
  • the relative permittivity of the epoxy resin system is 4 to 6, and the dielectric loss tangent is 0.001 to 0.01.
  • the relative permittivity of silicone is 3 to 6, and the dielectric loss tangent is 0.0001 to 0.001.
  • the relative permittivity of polyimide is 3 to 4, and the dielectric loss tangent is 0.001 to 0.01.
  • the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 on the interposer substrate 4 are covered and insulated by the mold resin 8, and a dielectric is formed on the mold resin 8.
  • a body transmission path 21 is provided. Therefore, the dielectric transmission paths 21 of the two semiconductor packages 20a and 20b having the same configuration according to the present invention and capable of transmitting in the millimeter wave dielectric are brought into contact with each other to operate the semiconductor packages 20a and 20b. . Then, the millimeter wave signal S can be transmitted from one semiconductor package 20a to the other semiconductor package 20b. In addition, high-speed data transmission can be realized between the semiconductor packages 20a and 20b.
  • the mold resin 8 covering the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 also constitutes the in-millimeter-wave dielectric transmission path, the mounting area of the semiconductor package 20 can be reduced.
  • a millimeter-wave dielectric transmission system (apparatus) that can transmit a millimeter-wave signal S in one or both directions with a simple and inexpensive configuration without depending on a connector having a large number of terminals and a printed wiring sheet cable. ) Can be built easily.
  • the terminal electrode formed on the substrate side is replaced with the antenna structure 32 applied to the antenna coupling portion 203.
  • the antenna structure 32 can be formed to be extremely small, so that the package size can be reduced. Further, the number of wirings is reduced in the mounting substrate. As a result, it is possible to reduce the number of layers when forming the multilayer substrate.
  • ⁇ Second Embodiment> [Configuration example of in-millimeter-wave dielectric transmission device 200]
  • a chassis 11 with a dielectric transmission path is sandwiched and stacked between two semiconductor packages 20a and 20b capable of transmitting in the millimeter wave dielectric.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission device 200 shown in FIG. 4 includes mounting substrates 10a and 10b, a chassis 11, a housing 12, and semiconductor packages 20a and 20b.
  • the two semiconductor packages 20 a and 20 b are arranged so that the surfaces thereof are in contact with the chassis 11.
  • the housing 12 is a set box (case) for a digital recording / reproducing device, a terrestrial television receiver, a mobile phone, a game machine, a computer, a communication device, or the like.
  • a chassis 11 with a dielectric transmission path 21 is attached to the housing 12.
  • the chassis 11 is fixed to a side surface inside the housing 12, a bottom surface thereof, an upper surface thereof, and the like by a screw structure 13.
  • Mounting boards 10 a and 10 b are attached to the chassis 11.
  • a predetermined part of the chassis 11 is provided with two upper and lower board mounting spaces, and one board 10a and 10b is attached to each space by the screw structure 13 with the chassis 11 therebetween.
  • a semiconductor package 20a is attached to the lower substrate 10a.
  • the semiconductor package 20a described in the first embodiment is used as the semiconductor package 20a.
  • the lower substrate 10a and the semiconductor package 20a are soldered to each other with bump electrodes 9 by a conventional flip chip bonding method.
  • a semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication is provided on one interposer substrate 4.
  • An antenna structure 32 is connected to the semiconductor chip 30.
  • the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 on the interposer substrate 4 are covered with the mold resin 8.
  • the semiconductor package 20b is mounted downward on the upper substrate 10b.
  • the semiconductor package 20b is mounted with its 180 ° posture inverted compared to the semiconductor package 20a.
  • the semiconductor package 20b the semiconductor package 20 described in the first embodiment is used.
  • the upper substrate 10b and the semiconductor package 20b are soldered and joined by protruding electrodes 9 such as bumps.
  • the semiconductor package 20 b is provided with a semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication under the other interposer substrate 4.
  • the antenna structure 32 is connected to the semiconductor chip 30 in the same manner as the semiconductor package 20a.
  • the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 under the interposer substrate 4 are covered with the mold resin 8.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission device 200 has a laminated structure that is mounted on the chassis 11 so that the antenna structures 32 of the two semiconductor packages 20a and 20b face each other.
  • the antenna structure 32 of the semiconductor package 20 a is provided on the semiconductor chip 30 of the interposer substrate 4.
  • the antenna structure 32 of the semiconductor package 20 b is provided under the semiconductor chip 30 under the interposer substrate 4.
  • a patch antenna is used for each antenna structure 32.
  • each antenna structure 32 is formed on the surface of the semiconductor packages 20 a and 20 b and is disposed so as to be in direct contact with the dielectric transmission path 21.
  • the semiconductor package 20 a mounted on the lower substrate 10 a is fixed so as to be in close contact with the chassis 11 via the viscoelastic material 16.
  • a viscoelastic resin having a relative dielectric constant ⁇ 4 is used as the viscoelastic material 16.
  • the semiconductor package 20 b mounted under the upper substrate 10 b is also fixed so as to be in close contact with the chassis 11 via the viscoelastic material 16. The reason why the semiconductor packages 20a and 20b are fixed by the viscoelastic material 16 is to prevent substances having different relative dielectric constants ⁇ 1 from interposing in the dielectric transmission path 21 as much as possible.
  • a dielectric transmission path 21 capable of transmitting a millimeter wave signal is provided between the semiconductor package 20a and the semiconductor package 20b, and the antenna structures 32 of the semiconductor packages 20a and 20b are opposed to each other with the dielectric transmission path 21 interposed therebetween. Has been implemented. An inner portion indicated by a broken line in the chassis 11 is a dielectric transmission path 21.
  • the dielectric transmission path 21 is disposed at a position where the upper part of the antenna structure 32 of the semiconductor package 20a and the lower part of the antenna structure 32 of the semiconductor package 20b are aligned.
  • a penetrating portion 11a (see FIG. 5) is provided in a portion of the chassis 11 where the upper and lower antenna structures 32 are aligned.
  • the dielectric transmission path 21 is provided by filling the through-hole 11a with a dielectric material 21 '.
  • a glass epoxy resin having a relative dielectric constant ⁇ 1 is used for the dielectric material 21 '.
  • the millimeter-wave dielectric transmission device 200 is configured to operate the two semiconductor packages 20a and 20b.
  • the millimeter wave signal S becomes an electromagnetic wave S ′ between the antenna structures 32 of the semiconductor packages 20 a and 20 b and is transmitted through the mold resin 8, the viscoelastic material 16, and the dielectric transmission path 21 inside the chassis 11.
  • the millimeter wave between one semiconductor package 20a and the other semiconductor package 20b is passed through the dielectric material 21 'provided in the through-hole 11a of the chassis 11 constituting the dielectric transmission path 21.
  • Bidirectional communication processing based on the signal S can be executed.
  • the connector 14 and the cable 15 used in the configuration of the conventional circuit mounting board shown in FIG. 39 are not required.
  • the semiconductor packages 20a and 20b are formed.
  • a semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication is provided on one interposer substrate 4.
  • the antenna structure 32 is connected to the semiconductor chip 30.
  • the mold resin 8 is covered and insulated from the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 on the interposer substrate 4.
  • the semiconductor package 20a which can be transmitted in the millimeter wave dielectric can be formed (see FIG. 3).
  • a semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication is provided on the other (separate) interposer substrate 4.
  • the antenna structure 32 is connected to the semiconductor chip 30.
  • the mold resin 8 is covered and insulated from the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 on the interposer substrate 4. Thereby, the semiconductor package 20b that can be transmitted in the millimeter wave dielectric can be formed (see FIG. 3).
  • a dielectric transmission path 21 capable of transmitting a millimeter wave signal is formed between the semiconductor package 20a and the semiconductor package 20b.
  • a cylindrical penetrating portion 11 a is formed at a predetermined position of the metal chassis 11.
  • the dielectric material 21 ′ is filled in the through portion 11 a.
  • a member for a resin stopper is applied to one side of the penetrating portion 11a, and the dielectric material 21 'is applied with a squeegee or the like from above the penetrating portion 11a in the bottomed state.
  • a dielectric waveguide is constituted.
  • the two semiconductor packages 20a and 20b are mounted on the chassis 11 so that the antenna structure 32 of the semiconductor package 20a and the antenna structure 32 of the semiconductor package 20b are opposed to each other with the dielectric transmission path 21 interposed therebetween.
  • alignment is performed so that the center of the antenna 39 of the antenna structure 32 of the semiconductor package 20a and the center of the antenna 39 of the antenna structure 32 of the semiconductor package 20b coincide.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission device 200 shown in FIG. 4 is completed.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission device 200 shown in FIG. 6 includes a semiconductor package 20a, a dielectric transmission path 21, and a semiconductor package 20b.
  • the semiconductor package 20a includes an LSI function unit 201, a signal generation unit 202, and an antenna coupling unit 203.
  • the functions of the LSI function unit 201 and the internal configurations of the signal generation unit 202 and the antenna coupling unit 203 are as shown in FIG.
  • the electrical interface 204 between the LSI function unit 201 and the signal generation unit 202 is a data transmission interface provided by the pad electrode 3 in the conventional semiconductor chip 2 and is realized by electrical wiring.
  • the millimeter wave interface 205 between the signal generation unit 202 and the antenna coupling unit 203 is an interface for millimeter wave transmission provided by the antenna terminal 31 and the microstrip line 33 shown in FIG.
  • the signal generation unit 202 converts an input (electrical) signal Sin given by the interface 204 into a millimeter wave signal S. Further, the millimeter wave signal S given by the millimeter wave interface 205 is converted into an output (electrical) signal Sout.
  • the semiconductor package 20b includes an LSI function unit 201 ', a signal generation unit 202', and an antenna coupling unit 203 '.
  • the functions of the LSI function unit 201 ′ and the internal configurations of the signal generation unit 202 ′ and the antenna coupling unit 203 ′ are the same as those of the LSI function unit 201, the signal generation unit 202, and the antenna coupling unit 203 shown in FIG. Omitted.
  • the millimeter wave interface 205 ′ between the signal generation unit 202 ′ and the antenna coupling unit 203 ′ is a millimeter wave transmission interface provided by the antenna terminal 31 and the microstrip line 33 illustrated in FIG. 2.
  • the signal generator 202 ' converts the input (electrical) signal Sin provided by the interface 204' into a millimeter wave signal S. Further, the millimeter wave signal S given by the millimeter wave interface 205 ′ is converted into an output (electrical) signal Sout.
  • the dielectric transmission path 21 is constituted by the dielectric section 206 between the antenna coupling section 203 and the antenna coupling section 203 'described above.
  • the antenna coupling unit 203 transmits the millimeter wave signal S provided by the interface 205 of the millimeter wave signal S to the dielectric transmission path 21. Thereby, it can transmit efficiently to the other antenna coupling part 203 'via the dielectric section 206.
  • “efficient” means that the passing characteristics between the antenna coupling sections 203-203 ′ are high and the reflection characteristics in each of the antenna coupling sections 203, 203 ′ are low at a predetermined millimeter waveband frequency of 30 GHz to 300 GHz.
  • FIG. 7 an enlarged configuration example of the in-millimeter-wave dielectric transmission device 200 shown in FIG. 4 will be described.
  • a patch antenna is used as the antenna 39 in each of the antenna structures 32 of the semiconductor packages 20 a and 20 b.
  • the antenna 39 is mounted on the semiconductor chip 30, and is connected to the antenna terminal 31 formed on the surface of the semiconductor chip directly or via a bonding wire. Since the antenna 39 is formed on the surface of the semiconductor chip 30, a structure in direct contact with the dielectric transmission path 21 can be adopted.
  • the semiconductor package 20b is configured similarly to the semiconductor package 20a.
  • the cylindrical portion indicated by a broken line is the dielectric transmission path 21.
  • the antenna structures 32 of the two semiconductor packages 20a and 20b are mounted on the chassis 11 so as to face each other with the dielectric transmission path 21 interposed therebetween.
  • the dielectric transmission path 21 is arranged (constructed) so that, for example, the respective antenna structures 32 are within a range that can be seen through each other.
  • the millimeter wave signal S is transmitted to the antenna structure 32 via the antenna terminal 31.
  • the antenna structure 32 radiates the millimeter wave signal S to the dielectric transmission path 21 via the antenna 39.
  • the antenna structure 32 receives the electromagnetic wave S ′ from the dielectric transmission path 21 and transmits the millimeter wave signal S to the antenna terminal 31. Thereby, it becomes possible to execute a communication process in which the dielectric transmission line 21 is interposed between the semiconductor packages 20a and 20b.
  • Example of simulation model With reference to FIG. 8, an example of a simulation model for verifying pass characteristics and reflection characteristics of the in-millimeter-wave dielectric transmission device 200 will be described.
  • the simulation model shown in FIG. 8 employs a configuration example of the in-millimeter-wave dielectric transmission device 200 shown in FIG. Table 1 summarizes the parameters set in the simulation model.
  • w1 is the width of the microstrip line 33.
  • t2 is the thickness of the dielectric of the microstrip line 33.
  • t2 0.1 mm is set.
  • t3 is the thickness of the microstrip line 33.
  • t3 0.018 mm is set.
  • the same parameters are given to the upper and lower semiconductor packages 20a and 20b shown in FIG.
  • Example of simulation characteristics An example of simulation characteristics of the in-millimeter-wave dielectric transmission device 200 will be described with reference to FIG. According to the simulation characteristic example shown in FIG. 9, the example of the pass characteristic and the reflection characteristic between the antenna terminals 31 given to the simulation model of the in-millimeter-wave dielectric transmission device 200 shown in FIG.
  • the vertical axis represents the transmission characteristic S (2,1) dB and the reflection characteristic S (1,1) dB.
  • the horizontal axis is the carrier frequency f (GHz), and the scale is in units of 5 GHz.
  • Ia indicated by a broken line indicates an example of the pass characteristic.
  • the dielectric transmission line 21 is constituted by the viscoelastic materials 16a and 16b and the dielectric material 21 ′, and the antenna coupling portions 203 and 203 ′ of the upper and lower semiconductor packages 20a and 20b are connected to the microstrip line 33, respectively. And an antenna 39.
  • the carrier frequency f is increased from 40 GHz to 80 GHz and increased by 1 GHz.
  • the electromagnetic wave S ′ based on the millimeter wave signal S is radiated from the antenna terminal 31 of the semiconductor package 20a.
  • the passage characteristic which reaches the antenna terminal 31 of the semiconductor package 20b was verified by the simulation model.
  • An example of the pass characteristic Ia between the antenna terminals 31 in this case is shown in the frequency characteristic diagram.
  • the passage loss is the smallest at about 2.1 dB when the carrier frequency f is around 59 GHz.
  • This reflection characteristic S (1,1) dB is a case where the carrier frequency is increased from 40 GHz to 80 GHz and increased by 1 GHz.
  • the electromagnetic wave S ′ based on the millimeter wave signal S is radiated from the antenna terminal 31 of the semiconductor package 20a.
  • attains and reflects in the antenna terminal 31 of the semiconductor package 20b was verified with the simulation model.
  • a reflection characteristic example IIa between the antenna terminals 31 in this case is shown in the frequency characteristic diagram.
  • the reflection loss is the smallest at about ⁇ 22 dB when the carrier frequency f is around 59 GHz.
  • each antenna structure 32 of the semiconductor packages 20a and 20b having the semiconductor chip 30 capable of millimeter-wave band communication is connected to the dielectric transmission path 21. It is arrange
  • the millimeter wave signal S can be transmitted from the semiconductor package 20a to the semiconductor package 20b via the dielectric transmission path 21 provided between the semiconductor package 20a and the semiconductor package 20b. Since the mold resin 8 covering the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 of each of the semiconductor packages 20a and 20b also constitutes the in-millimeter-wave dielectric transmission path, the mounting area of the semiconductor package 20a can be reduced. In addition, while maintaining the transmission capability from the semiconductor package 20a to the semiconductor package 20b, the number of wirings to the semiconductor package 20a on the lower substrate 10a and wirings to the semiconductor package 20b below the upper substrate 10b is reduced. Will be able to provide.
  • the viscoelastic material 16 disposed between the semiconductor packages 20a and 20b and the chassis 11 enhances the adhesion between the semiconductor packages 20a and 20b and the dielectric transmission path 21. Since the dielectric transmission path 21 formed inside the chassis 11 is arranged so that the surfaces of the semiconductor packages 20a and 20b are in close contact with each other, the structure of the chassis 11 for fixing the substrate 10 on which the semiconductor packages 20a and 20b are mounted is provided. It will be possible to use both.
  • the millimeter wave signal S can be transmitted between the semiconductor packages 20a and 20b that are in close contact with the front and back of the chassis 11.
  • the chassis 11 also serves as a part of the dielectric transmission path 21, the configuration of the electronic device can be simplified.
  • the millimeter wave dielectric transmission device 200 that can transmit the millimeter wave signal S in one direction or in both directions can be easily constructed without depending on the connector having a large number of terminals and the printed wiring sheet cable. It was.
  • the viscoelastic material 16 is provided at a portion where the semiconductor packages 20a and 20b are joined.
  • the viscoelastic material 16 has a heat dissipation function and can communicate in the millimeter wave band.
  • a dielectric transmission line 21 is configured.
  • a dielectric material 21 'capable of millimeter wave band communication is used.
  • the chassis 11 is omitted from the in-millimeter-wave dielectric transmission device 200 shown in FIG. In this configuration, the semiconductor packages 20a and 20b are transmitted only through the viscoelastic material 16.
  • a semiconductor package 20a is attached to the lower mounting substrate 10a.
  • the semiconductor package 20a described in the first embodiment is used as the semiconductor package 20a.
  • the lower substrate 10a and the semiconductor package 20a are soldered to each other with bump electrodes 9 by a conventional flip chip bonding method.
  • a semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication is provided on one interposer substrate 4.
  • An antenna structure 32 is connected to the semiconductor chip 30.
  • the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 on the interposer substrate 4 are covered with the mold resin 8.
  • the semiconductor package 20b is mounted downward on the upper mounting substrate 10b.
  • the semiconductor package 20b is mounted with its 180 ° posture inverted compared to the semiconductor package 20a.
  • the semiconductor package 20b the semiconductor package 20 described in the first embodiment is used.
  • the upper substrate 10b and the semiconductor package 20b are soldered and joined by protruding electrodes 9 such as bumps.
  • the semiconductor package 20 b is provided with a semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication under the other interposer substrate 4.
  • the antenna structure 32 is connected to the semiconductor chip 30 in the same manner as the semiconductor package 20a.
  • the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 under the interposer substrate 4 are covered with the mold resin 8.
  • the lower substrate 10a and the upper substrate 10b for mounting are attached to the support column 70.
  • substrate 10a, 10b is fixed to the support
  • a rod-shaped metal member is used for the column 70.
  • female screws are provided at both ends of the column 70. Even in this example, although not shown, the millimeter wave signal S is transmitted between the antenna structures 32 via a dielectric transmission path made of the mold resin 8 and the viscoelastic material 16.
  • the chassis 11 shown in FIG. 4 is omitted, and the viscoelastic material 16 is provided between the semiconductor packages 20a and 20b. is there.
  • the adhesion between the semiconductor package 20a and the semiconductor package 20b can be improved, so that the antenna coupling performance can be improved and the heat dissipation effect of the semiconductor packages 20a and 20b can be achieved at the same time.
  • the viscoelastic material 16 forming the dielectric transmission path 21 between the semiconductor packages 20a and 20b also serves as a heat dissipation material, the heat generated in the semiconductor packages 20a and 20b can be dissipated. Further, it is possible to transmit the millimeter wave signal S between the two semiconductor packages 20a and 20b via the viscoelastic material 16 forming the dielectric transmission path 21.
  • the antenna structure 32 ′ is arranged side by side on the semiconductor chip 30 of the interposer substrate 4.
  • the semiconductor package 20c having the antenna structure 32 ' provides a structure of the in-millimeter-wave dielectric transmission device 400 having a package-on-package structure (hereinafter referred to as a POP structure).
  • a semiconductor package 20c shown in FIG. 11 includes an interposer substrate 4, a mold resin 8, a semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication, and an antenna structure 32 '.
  • the semiconductor chip 30 performs communication processing in the millimeter wave band.
  • a system LSI in which the LSI function unit 201 and the signal generation unit 202 as shown in FIG. 2 are integrated is used (see FIG. 2).
  • the antenna structure 32 ′ is arranged in parallel with the semiconductor chip 30 on the interposer substrate 4. Compared to other embodiments, the arrangement position of the antenna structure 32 ′ in the semiconductor package 20 c is different.
  • a microstrip line 33 and an antenna 39 are patterned on the right side of the antenna terminal 31 of the semiconductor chip 30.
  • a patch antenna is used as the antenna 39.
  • the antenna terminal 31 is formed on the back surface of the semiconductor chip 30, and a microstrip line 33 is wired (connected) to the antenna terminal 31. If such a formation method is adopted, the millimeter wave signal S between the antenna terminal 31 and the antenna 39 can be transmitted efficiently.
  • the mounting method of the semiconductor chip 30 on the interposer substrate 4 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the antenna structure 32 ′ is formed on the interposer substrate 4, the antenna 39 is formed side by side on the semiconductor chip 30 as shown in FIG. 12B.
  • the antenna 39 is arranged on the semiconductor chip 30 to form the microstrip line 33 from the antenna terminal 31 on the interposer substrate 4, and is formed at the tip of the microstrip line 33.
  • a patch antenna having a predetermined length based on the wavelength ⁇ of the millimeter wave signal S, for example, about 600 ⁇ m per side is employed.
  • the antenna terminal 31 is previously drawn from the output point of the antenna switching unit 38 (see FIG. 2) mounted inside the semiconductor chip 30.
  • the antenna structure 32 ′ is configured by the antenna terminal 31, the microstrip line 33, and the antenna 39 of the semiconductor chip 30 on the interposer substrate 4.
  • the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 ′ on the interposer substrate 4 are covered and insulated.
  • the mold resin 8 the epoxy resin described in the first embodiment is used.
  • protruding electrodes 9 such as bumps for flip chip bonding are formed under the interposer substrate 4.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission device 400 shown in FIG. 13 has a structure in which the semiconductor packages 20c shown in FIG.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission device 400 is configured such that two semiconductor packages 20c and 20d are connected by a protruding electrode 9 to constitute the in-millimeter-wave dielectric transmission device 400 having a POP structure.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission device 400 is obtained by integrating a plurality of semiconductor packages 20c, 20d and the like on the mounting substrate 10. Refer to FIG. 2 for an internal configuration example of the semiconductor packages 20c and 20d.
  • the semiconductor packages 20c and 20d in which the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 'are sealed with the mold resin 8 are joined by the protruding electrodes 9 (solder balls) to form a laminated semiconductor package 80.
  • a viscoelastic material 16 is disposed between the surface of the lower semiconductor package 20c and the interposer substrate 4 of the upper semiconductor package 20d to improve heat dissipation and adhesion.
  • As the viscoelastic material 16 a viscoelastic resin having a relative dielectric constant ⁇ 4 is used.
  • the millimeter wave signal S is transmitted through the dielectrics of the mold resin 8 of the semiconductor package 20c, the viscoelastic material 16, and the interposer substrate 4 of the semiconductor package 20d.
  • terminal electrode pattern wired to the protruding electrode 9 of each interposer substrate 4 of the upper and lower semiconductor packages 20c and 20d can be reduced as compared with the conventional POP structure semiconductor package.
  • the semiconductor packages 20c and 20d are prepared, and the semiconductor package 20c is mounted on the substrate 10 for mounting. It is preferable to prepare a substrate 10 having a terminal electrode pattern 10c for bonding bump electrodes. The terminal electrode pattern 10c of the substrate 10 and the protruding electrode 9 of the semiconductor package 20c are mounted by soldering. Thereby, the semiconductor package 20 c can be mounted on the mounting substrate 10.
  • the semiconductor package 20d may be prepared such that the upper surface of the mold resin 8 has a mesa shape.
  • the upper surface mesa shape of the semiconductor package 20d is obtained by forming concave portions having inclined surfaces in four directions in the cavity of the injection mold and forming inclined surfaces in the upper four directions of the mold resin 8 using this mold.
  • the semiconductor package 20d is mounted on the semiconductor package 20c.
  • the viscoelastic material 16 is inserted between the mold resin 8 on the front surface (upper surface) of the semiconductor package 20c and the interposer substrate 4 on the rear surface (lower surface) of the semiconductor package 20d.
  • a viscoelastic epoxy resin having a relative dielectric constant ⁇ 4 is used for the viscoelastic material 16.
  • the antenna structure 32 'of the semiconductor package 20c and the antenna structure 32' of the semiconductor package 20d are overlaid so as to match.
  • the dielectric transmission path 21 includes the mold resin 8 of the semiconductor package 20c, the viscoelastic material 16, and the interposer substrate 4 of the semiconductor package 20d.
  • the terminal It is possible to reduce the number of connectors and cables.
  • ⁇ Fifth Embodiment> [Configuration example of in-millimeter-wave dielectric transmission device 500]
  • the fifth embodiment is characterized in that data transfer between a plurality of semiconductor packages 20 arranged in a horizontal direction is performed by millimeter waves.
  • two semiconductor packages 20 e and 20 f each having a semiconductor chip 30 are mounted side by side on the same mounting substrate 10, and a dielectric transmission path 21 formed in a region defining chassis 11.
  • the communication process can be executed via Refer to FIG. 2 for an internal configuration example of the semiconductor packages 20e and 20f.
  • the dielectric transmission path 21 is provided along the substrate surface.
  • the dielectric transmission path 21 is configured by filling a predetermined dielectric material 21 ′ into a region defining through-hole 11 b (or groove) provided in the chassis 11.
  • a glass epoxy resin having a relative dielectric constant ⁇ 1 is used for the dielectric material 21 ′.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission device 500 in the dielectric transmission path 21 in the chassis 11, between the semiconductor packages 20e and 20f facing each antenna structure 32, the millimeter-wave transmission via the dielectric transmission path 21 is performed.
  • the signal S is transmitted.
  • the antenna structure 32 is drawn out to the surface of the mold resin 8 that seals the semiconductor chip 30.
  • the antenna structure 32 is provided with a rod antenna.
  • the antenna terminal 31 may be drawn from the upper part of the semiconductor chip 30 by a transmission line of a coaxial structure 33 ′ having a characteristic impedance of about 108 ⁇ .
  • a rod antenna may be provided at the tip of this transmission line.
  • a patch antenna may be used for the antenna structure 32 when reflectors can be respectively mounted on the transmission side and the reception side of the dielectric transmission line 21 in the chassis 11. At that time, the electromagnetic wave radiated from the patch antenna of one semiconductor package 20 e travels in the thickness direction of the chassis 11. Thereafter, the light is reflected by the reflector on the transmission side, and the electromagnetic wave travels in the plane direction of the chassis 11, and further, is reflected by the reflector on the reception side and reaches the patch antenna of the other semiconductor package 20f.
  • FIG. 16A is a plan view showing an example of forming the terminal electrode 5 on the substrate 10
  • FIG. 16B is a cross-sectional view taken along the arrow X 1 -X 1 of the substrate 10 shown in FIG. 16A.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission device 500 shown in FIG. 15 is assembled using the mounting substrate 10, the chassis 11, and the two semiconductor packages 20e and 20f.
  • the mounting substrate 10 for juxtaposing the semiconductor packages 20e and 20f shown in FIG. 16A is formed.
  • the semiconductor packages 20e and 20f those having the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 are used.
  • a plurality of terminal electrode patterns 10 c are formed on the substrate 10.
  • the terminal electrode pattern 10c joins the protruding electrodes 9 of the semiconductor packages 20e and 20f, and when the substrate 10 is formed of a copper foil substrate, for example, it is formed by patterning the copper foil using a resist film as a mask.
  • FIG. 17A is a plan view showing an example of formation of the dielectric transmission path 21 in the chassis 11, and FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line X2-X2 of the substrate 10 shown in FIG. 17A.
  • the chassis 11 for mounting the mounting substrate 10 shown in FIG. 17A is prepared.
  • the dielectric transmission path 21 is formed in the chassis 11.
  • a region defining through-hole 11 b (or groove) is formed at a predetermined position of the chassis 11.
  • the through portion 11b may be provided along the surface of the chassis 11 and processed so as to connect the mounting regions of the semiconductor packages 20e and 20f.
  • a predetermined dielectric material 21 ′ is filled in the through-hole 11 b shown in FIG. 17B.
  • a glass epoxy resin having a relative dielectric constant ⁇ 1 may be used.
  • the chassis 11 having the dielectric transmission path 21 as shown in FIG. 17C is obtained.
  • the semiconductor packages 20e and 20f are mounted on the substrate 10 for mounting. Refer to FIG. 4 for the mounting method. Then, the semiconductor packages 20e and 20f mounted on the mounting substrate 10 as shown in FIG. 18B are mounted on the chassis 11 shown in FIG. 17C. At that time, the antenna 39 of the semiconductor package 20 e and the antenna 39 of the semiconductor package 20 f are attached so as to be buried in the dielectric transmission path 21. At this time, the viscoelastic material 16 may be inserted between the mold resin 8 and the chassis 11 of the semiconductor package 20e and between the mold resin 8 and the chassis 11 of the semiconductor package 20f.
  • the reflectors 9a and 9b are mounted on the transmitting side and the receiving side of the dielectric transmission line 21 in the chassis 11 at positions indicated by broken lines in the drawing in which the dielectric material 21 'is removed from FIG.
  • an antenna structure 32 having a patch antenna on the semiconductor chip 30 can be adopted.
  • the dielectric transmission path 21 at that time includes the mold resin 8.
  • the entire path of the dielectric transmission path 21 is made up of the reflectors 9a. It becomes concave including 9b.
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission device 500 in which the two semiconductor packages 20e and 20f are arranged in parallel on the chassis 11 as shown in FIG. 15 can be formed.
  • the two semiconductor packages 20e and 20f each having the semiconductor chip 30 are mounted side by side on the same mounting substrate 10.
  • a dielectric transmission path 21 is provided in the chassis 11 for area definition.
  • the millimeter wave signal S is used between the two semiconductor packages 20e and 20f mounted side by side on the same mounting substrate 10 via the dielectric transmission path 21 provided in the chassis 11. Communication processing can be executed. Moreover, since the dielectric transmission path 21 formed inside the chassis 11 is disposed so as to be in close contact between the two semiconductor packages 20e and 20f, the chassis 11 for fixing the substrate 10 on which the semiconductor packages 20e and 20f are mounted is fixed. It becomes possible to combine the structure of. Moreover, since the chassis 11 also serves as the dielectric transmission path 21, the configuration of the electronic device is simplified.
  • FIGS. 19A and 19B a configuration example of the in-millimeter-wave dielectric transmission system 600 as the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 19A and 19B.
  • a semiconductor package 20g capable of in-millimeter-wave dielectric transmission is mounted on each of the two electronic devices 601 and 602.
  • predetermined portions of two electronic devices 601 and 602 are brought into contact with each other to transmit a millimeter wave signal S.
  • the first semiconductor package 20g capable of being transmitted in the millimeter wave dielectric is mounted.
  • the semiconductor package 20g includes a semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication, an antenna structure 32, and a convex dielectric transmission path 21.
  • the semiconductor chip 30 is provided on one of the importer substrates 4.
  • the antenna structure 32 is connected to the semiconductor chip 30.
  • the mold resin 8 covers the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 on the impose substrate 4.
  • the convex dielectric transmission path 21 of the electronic device 601 includes the mounting substrate 10, the convex projecting member 17, and the dielectric material 21 '.
  • the mounting substrate 10 may be a member that also serves as the housing 12 a of the electronic device 601.
  • the protruding member 17 may be a metal or a resin.
  • the substrate 10 and the protruding member 17 are provided with an opening 18 that defines the dielectric transmission path 21.
  • the opening 18 is provided at a position including the antenna structure 32.
  • the opening 18 is filled with a predetermined dielectric material 21 '.
  • a glass epoxy resin having a relative dielectric constant ⁇ 1 is used for the dielectric material 21 ′.
  • the second semiconductor package 20h capable of being transmitted in the millimeter wave dielectric is mounted.
  • the semiconductor package 20 h includes a semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication, an antenna structure 32, and a concave dielectric transmission path 21.
  • the semiconductor package 20h is configured in the same manner as the semiconductor package 20g except for the concave dielectric transmission path 21. Refer to FIG. 2 for an internal configuration example of the semiconductor packages 20g and 20h.
  • the concave dielectric transmission line 21 of the electronic device 602 is configured to include the mounting substrate 10, a housing 12 b having a concave shape, and a dielectric material 21 ′.
  • the mounting substrate 10 is attached to the housing 12 b of the electronic device 601.
  • the housing 12b may be metal or resin.
  • the substrate 10 is provided with an opening 18 that defines the dielectric transmission path 21.
  • the opening 18 is provided at a position including the antenna structure 32.
  • the opening 18 is filled with a predetermined dielectric material 21 '.
  • a glass epoxy resin having a relative dielectric constant ⁇ 1 is used for the dielectric material 21 ′.
  • the convex dielectric transmission path 21 of the electronic device 601 is fitted into the concave dielectric transmission path 21 of the electronic device 602 for use.
  • the dielectric transmission path 21 capable of transmitting a millimeter wave signal is constructed between the semiconductor package 20g and the semiconductor package 20h.
  • the antenna structures 32 of the semiconductor packages 20g and 20h are combined so as to face each other with the dielectric transmission path 21 interposed therebetween.
  • the two electronic devices 601 and 602 are usually separated.
  • the electronic device 601 is, for example, a portable battery-powered device
  • the electronic device 602 is, for example, a stationary battery charger or a base station.
  • the two electronic devices 601 and 602 are combined and used.
  • the following combinations of the electronic devices 601 and 602 are possible.
  • one electronic device 601 is a battery-powered device such as a mobile phone, a digital camera, a video camera, a game machine, a remote controller, or a shaving device
  • the other electronic device 602 has its battery charger, image processing, etc. It becomes a base station etc. that perform.
  • the electronic device 601 is connected to i.
  • the electronic device 602 is a card reading / writing device or the like when it has a relatively thin appearance such as an IC card.
  • a use mode such as a Felica card (R) can be realized.
  • R Felica card
  • the electronic device 601 is manufactured by preparing a housing 12a that combines the substrate 10 and the semiconductor package 20g capable of being transmitted in the millimeter wave dielectric shown in FIG. 20A.
  • the semiconductor package 20g shown in FIG. 20A is mounted on the housing 12a.
  • a semiconductor package 30 having a semiconductor chip 30 capable of millimeter wave communication, an antenna structure 32, and a convex dielectric transmission path 21 is used.
  • the semiconductor chip 30 is provided on one of the importer substrates 4.
  • the antenna structure 32 is provided at a terminal under the imposer substrate 4 on which the semiconductor chip 30 is mounted.
  • the antenna structure 32 is connected to the semiconductor chip 30.
  • the mold resin 8 is formed so as to cover the semiconductor chip 30 and the antenna structure 32 on the impose substrate 4.
  • a protruding electrode 9 for flip-chip bonding is formed on a terminal under the importer substrate 4.
  • the housing 12a is an exterior case of the mobile phone when the electronic device 601 is a mobile phone, for example.
  • a pad electrode for flip chip bonding is formed on the semiconductor package mounting surface. Therefore, when the housing 12 a also serves as the substrate 10, the flip chip chip is mounted on the semiconductor package mounting surface of the housing 12 a. It is necessary to form a pad electrode for bonding.
  • a method of attaching the substrate 10 on which the semiconductor package 20g is mounted to a predetermined position of the housing 12a may be used.
  • the convex dielectric transmission path 21 is formed by joining a mounting case 12a and a convex projecting member 17.
  • the dielectric transmission path 21 is defined by opening the opening 18 in the housing 12a and the protruding member 17.
  • the opening 18 is preferably provided at a position including the antenna structure 32.
  • the protruding member 17 may be a metal member or a resin member.
  • the opening 18 is filled with a predetermined dielectric material 21 '.
  • a glass epoxy resin having a relative dielectric constant ⁇ 1 is used as the dielectric material 21 '. Thereby, the convex dielectric transmission path 21 on the electronic device 601 side can be formed.
  • the semiconductor package 20g capable of transmitting in the millimeter wave dielectric and the casing 12a with the convex dielectric transmission path are prepared, the semiconductor package 20g and the casing 12a are joined as shown in FIG. 20B. At this time, the semiconductor package 20g is joined to the casing 12a so that the protruding member 17 is positioned outside the casing 12a and the semiconductor package 20g is positioned on the inner wall surface of the casing 12a.
  • flip-chip bonding is performed using the protruding electrode 9 formed on the terminal under the importer substrate 4.
  • the pad electrode for flip chip bonding provided in advance on the semiconductor package mounting surface of the housing 12 a that also serves as the substrate 10 and the protruding electrode 9 formed on the terminal under the importer substrate 4 are solder-bonded.
  • the semiconductor package 20h, the substrate 10, and the housing 12b that can be transmitted in the millimeter wave dielectric shown in FIG. 21A are prepared, and the electronic device 602 is manufactured.
  • the semiconductor package 20h shown in FIG. 21A is first mounted on the substrate 10 and attached to the housing 12b.
  • the substrate 10 is formed by forming a flip-chip bonding pad electrode on a semiconductor package mounting surface.
  • the semiconductor package 20 h is flip-chip bonded using the protruding electrodes 9 formed on the terminals below the impose substrate 4.
  • a pad electrode for flip chip bonding provided in advance on the semiconductor package mounting surface of the substrate 10 and a protruding electrode 9 formed on a terminal under the impose substrate 4 are solder-bonded.
  • the substrate 10 on which the semiconductor package 20h is mounted is attached so as to close the window 12c opened at a predetermined position of the housing 12b.
  • the semiconductor package 20h is similar to the semiconductor package 20g having the semiconductor chip 30 capable of millimeter wave band communication, the antenna structure 32, and the concave dielectric transmission path 21. Since an example of forming the semiconductor package 20h is the same as that of the semiconductor package 20g, the description thereof is omitted.
  • the concave dielectric transmission path 21 is formed by the dielectric transmission path 21 defined by opening the opening 18 in the substrate 10 and the window portion 12c of the housing 12b.
  • the opening 18 is preferably provided at a position including the antenna structure 32.
  • the opening 18 is filled with a predetermined dielectric material 21 '.
  • a glass epoxy resin having a relative dielectric constant ⁇ 1 is used as the dielectric material 21 '.
  • the opening 18 may be omitted.
  • the cylindrical member is embedded in the thickness direction of the substrate 10 so that the substantially center of the antenna structure 32 of the semiconductor package 20g is located at the center of the conductive cylindrical member. Good.
  • the insulating member inside the cylindrical member forms the dielectric transmission path 21. Thereby, the concave dielectric transmission path 21 on the electronic device 602 side can be formed.
  • the housing 12b shown in FIG. 21B is an outer case of the charger when the electronic device 602 is a charger that charges a battery of a mobile phone, for example.
  • a housing 12b having a window 12c opened at a predetermined position is used.
  • the window part 12c becomes a part which fits the protrusion member 17 of the electronic device 601 shown to FIG. 19A.
  • a substrate 10 having a concave dielectric transmission path on which the semiconductor package 20h capable of transmitting in the millimeter wave dielectric is mounted, and a housing 12b having a window portion 12c are prepared.
  • the semiconductor package 20h and the substrate 10 with the concave dielectric transmission path are attached to the window portion 12c of the housing 12b.
  • the antenna structure 32 of the semiconductor package 20g of the electronic device 601 and the antenna structure 32 of the semiconductor package 20h are substantially centered. Align so that it is almost coincident with the center. Then, the substrate 10 is attached to the housing 12b. The substrate 10 is fixed to the housing 12b by a screwing structure.
  • one electronic device 601 is provided with the semiconductor package 20g capable of millimeter-wave band communication, and the other electronic device 602 has a millimeter-wave communication.
  • a semiconductor package 20h capable of waveband communication is provided.
  • a dielectric transmission path 21 capable of transmitting millimeter wave signals is provided between the semiconductor packages 20g and 20h.
  • the antenna structures 32 of the semiconductor packages 20g and 20h are brought into contact with each other with the dielectric transmission path 21 therebetween.
  • the millimeter wave signal S can be transmitted from the semiconductor package 20g to the semiconductor package 20h via the dielectric transmission path 21 capable of millimeter wave signal transmission provided between the semiconductor package 20g and the semiconductor package 20h.
  • communication processing and the like can be performed during charging between one electronic device 601 and the other electronic device 602 without depending on a communication cable or the like connecting the electronic device 601 and the electronic device 602. .
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission devices 200 to 500 and the in-millimeter-wave dielectric transmission system 600 according to the present invention can be realized with a simple and inexpensive configuration.
  • high-speed data transmission can be realized between the semiconductor packages 20a and 20b, the semiconductor packages 20c and 20d, and the semiconductor packages 20e, 20f, 20g, and 20h.
  • FIG. 22 to 28 are views for explaining a semiconductor package 20j (equivalent to the in-millimeter-wave dielectric transmission device in this example) as the seventh embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a comparative example with respect to the seventh embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration outline of a semiconductor package 20j according to the seventh embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a specific example of the antenna structure used in the semiconductor package 20j of the seventh embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining a specific example of the semiconductor package 20j of the seventh embodiment to which the antenna structure shown in FIG. 24 is applied.
  • 26 to 28 are diagrams showing simulation characteristic examples in the semiconductor package 20j of the seventh embodiment shown in FIG.
  • the seventh embodiment is characterized in that a plurality of semiconductor chips 30 are arranged on a substrate in one semiconductor package 20j and millimeter wave transmission is performed between the semiconductor chips 30. Although the millimeter-wave transmission is performed between the semiconductor chips 30 in the same package, the semiconductor package 20j itself constitutes an in-millimeter-wave dielectric transmission device.
  • FIG. 22 shows a semiconductor package 1x as a comparative example to which the seventh embodiment is not applied.
  • the semiconductor package 1x is a multi-chip package in which a plurality (three in the figure) of semiconductor chips 2_1, 2_2, 2_3 as system LSIs are arranged in parallel in one package.
  • a plurality of pad electrodes 3 are formed on the surfaces of the semiconductor chips 2_1, 2_2, 2_3.
  • bonding wires 7 are used for signal transmission connections between the semiconductor chips 2_1 and 2_2 and between the semiconductor chips 2_1 and 2_2. All the semiconductor chips 2_1, 2_2, 2_3 are protected by a resinous LSI package (mold resin 8) and mounted on an interposer substrate 4x (LSI package substrate).
  • FIG. 23 shows a configuration outline of the seventh embodiment.
  • FIG. 23A is a schematic plan view
  • FIG. 23B is a schematic cross-sectional view.
  • the semiconductor package 20j of the seventh embodiment is a multi-chip package in which three semiconductor chips 30_1, 30_2, and 30_3 that can be transmitted in the millimeter wave dielectric are arranged in parallel in one package. Unlike the comparative example, the pad electrode 3 is not formed on the surfaces of the semiconductor chips 30_1, 30_2, and 30_3.
  • All the semiconductor chips 30_1, 30_2, 30_3 are protected by a resinous LSI package (mold resin 8) and mounted on an LSI package substrate 4j (interposer substrate).
  • the mold resin 8 is formed of a dielectric material including a dielectric capable of transmitting millimeter wave signals.
  • terminals such as a power supply unit that are not to be converted into millimeter wave signals are connected to the bonding wires from the pad electrodes of the semiconductor chips 30_1, 30_2, and 30_3 in the same manner as in the comparative example. Wired through.
  • the LSI function unit 201, the millimeter wave generation unit 202, and the antenna switching unit 38 of the antenna coupling unit 203 are incorporated. Since the semiconductor chips 30_1, 30_2, and 30_3 are arranged in parallel in one package, an antenna 39 having directivity in the thickness (normal) direction of the substrate (for example, a patch antenna) is used. However, it is preferable to use a substrate having directivity in the plane direction of the substrate.
  • a device such as providing a reflector in the mold resin 8 so as to form the dielectric transmission path 21 is used. It is preferable to improve the transmission efficiency by changing the traveling direction of the millimeter wave to be between the antennas 39.
  • the millimeter wave generation unit 202 includes an LSI function unit 201, a parallel / serial conversion circuit 34, a modulation circuit 35, a frequency conversion circuit 36, an amplifier 37, and an antenna switching unit 38 as transmission systems.
  • an amplifier 44, a frequency conversion circuit 45, a demodulation circuit 46, and a serial / parallel conversion circuit 47 are provided.
  • a signal transmission is performed between the semiconductor chips 30_1 and 30_2 and between the semiconductor chips 30_1 and 30_3, and no signal transmission is performed between the semiconductor chips 30_2 and 30_3.
  • a large number of data signals generated by the LSI function unit 201 are serialized by the parallel-serial conversion circuit 34, modulated by the modulation circuit 35, and converted to the millimeter wave band by the frequency conversion circuit 36.
  • the signal is up-converted, amplified by the amplifier 37, and radiated as a radio wave into the mold resin 8 (LSI package) via the antenna 39 of the antenna coupling unit 203.
  • the radio wave in the millimeter wave band is received by the antenna 39, amplified by the amplifier 44, down-converted to a baseband signal by the frequency conversion circuit 45, demodulated by the demodulation circuit 46, and serial-parallel converted. Parallelized by the circuit 47 and transferred to the LSI function unit 201.
  • the semiconductor package 20j of the seventh embodiment data transfer in a multi-chip package in which a plurality of semiconductor chips 30 (system LSIs) are arranged in one package is performed by millimeter waves.
  • the millimeter wave signal transmission path through which millimeter waves are transmitted is not air (free space transmission path), but dielectric transmission using a mold resin 8 formed of a dielectric material including a dielectric capable of transmitting millimeter wave signals.
  • Road 21 is formed.
  • the bonding wires 7 and the pad electrodes 3 that are necessary for the semiconductor package 1x of the comparative example can be greatly reduced, the chip area can be reduced, the chip cost can be reduced, and the degree of freedom of chip arrangement can be reduced. Since it improves, it also leads to the improvement of the frame design. Further, by replacing the signal transmission by electric wiring using the bonding wire 7 and the pad electrode 3 with transmission by a millimeter wave signal, it is freed from problems such as wiring delay and impedance mismatch.
  • an inverted F-type antenna 39j that can be made smaller than the patch antenna is used.
  • the inverted F-type antenna 39j is omnidirectional (excluding the longitudinal direction of the radiating element).
  • the inverted F-type antenna 39j has directivity not only in the thickness (normal) direction of the substrate but also in the plane direction. It is convenient for transmission with a millimeter wave signal between the semiconductor chips 30_1 and 30_2 and between the semiconductor chips 30_1 and 30_3.
  • FIGS. 24B and 24C are examples in which a 60 GHz band inverted-F antenna 39j is mounted as the semiconductor package 20j.
  • An inverted F-type antenna 39j having the structure shown in FIG. 24A is mounted on each 2 mm square semiconductor chip 30_1, 30_2, 30_3, and the entire semiconductor chip 30_1, 30_2, 30_3 is sealed with a mold resin 8.
  • the inverted F-type antenna 39j forms a 2 mm square semiconductor chip 30, for example, an M1 layer 30_M1 on a 300 ⁇ m thick silicon layer 30_M0 on a nearly 2 mm square surface with a thickness of 0.2 ⁇ m (details will be described later). Is formed. M1 layer 30_M1 Over the (ground pattern 39GP), an oxide film layer 39_M8 having a thickness of 6 ⁇ m is formed.
  • the silicon Si of the silicon layer 30_M0 has a relative dielectric constant of 11.9 and a resistivity of 10 ⁇ ⁇ cm
  • the oxide film of the oxide film layer 39_M8 has a relative dielectric constant of 3.5 and a dielectric loss tangent tan ⁇ of 0.02.
  • a radiation element 39RE having a thickness of 0.8 ⁇ m is formed on the M9 layer 30_M9 on the oxide film layer 39_M8 so as to protrude from the wide ground pattern 39GP.
  • the radiating element 39RE is formed along the side 30_a at a position whose longitudinal direction is 50 ⁇ m inside from one side 30_a of the semiconductor chip 30.
  • the first element length La which is the length from the midpoint position 39RE_c of the side 30_a to the one end point 39RE_a, is set to 560 ⁇ m, and the radiating element 39RE is set to the length from the midpoint position 39RE_c to the other end point 39RE_g.
  • the two-element length Lg is set to 272 ⁇ m.
  • Feed lines 39LD_g and 39LD_c are led out for feeding from the end point 39RE_g and the midpoint position 39RE_c of the radiation element 39RE, respectively.
  • the line width W of the power supply wirings 39LD_g and 39LD_c is set to 13 ⁇ m.
  • the power supply wiring 39LD_g has a lead length H of 113 ⁇ m, the end point thereof is a first power supply point 39F_g, and further falls to the M1 layer 30_M1 side at the first power supply point 39F_g and is connected to the ground pattern 39GP.
  • the power supply wiring 39LD_c has a lead length H set to be longer than the lead length H (113 ⁇ m) of the power supply wiring 39LD_g, and the end point thereof becomes the second power supply point 39F_c.
  • the ground pattern 39GP is formed not to the entire 2 mm square, but to the inside of the side 30_a by the formation position H (50 ⁇ m) of the radiation element 39RE and the lead length H (113 ⁇ m) of the power supply wiring 39LD_g. Yes.
  • FIG. 25 two semiconductor chips 30 (for example, 30_1 and 30_2) on which the inverted F-type antenna 39j shown in FIG. 24 is formed are inverted on the LSI package substrate 4j with an inter-chip distance d therebetween. A state in which the mold antennas 39j are arranged in parallel so as to face each other is shown.
  • the LSI package substrate 4j is made of a dielectric material, and has a relative dielectric constant of 3.5, a dielectric loss tangent tan ⁇ of 0.02, and a thickness of 0.4 mm.
  • FIG. 25B shows a first example of a schematic cross-sectional view thereof.
  • Both semiconductor chips 30_1 and 30_2 are sealed with a resinous LSI package (mold resin 8).
  • the dielectric material of the mold resin 8 has a relative dielectric constant of 4.0, a dielectric loss tangent tan ⁇ of 0.01, and a thickness T of 1 mm.
  • FIG. 26 to FIG. 28 show the S parameter frequency when the semiconductor chips 30_1 and 30_2 shown in FIG. 25 are arranged so that the respective inverted F-type antennas 39j face each other on the plane and the inter-chip distance d is changed. Characteristics are shown. 26 shows a case where the inter-chip distance d is 1 mm, FIG. 27 shows a case where the inter-chip distance d is 2 mm, and FIG. 28 shows a case where the inter-chip distance d is 3 mm.
  • the reflection loss shows good characteristics in the vicinity of 60 GHz regardless of the distance d between the chips. This means that there is little reflection due to impedance mismatching, and it can be said that good communication can be performed.
  • the electromagnetic waves radiated from the inverted F-type antenna 39j between the plurality of semiconductor chips 30 in the same package pass through the mold resin 8 formed of a dielectric material. Propagate as transmission path 21.
  • a millimeter wave signal is transmitted through the dielectric transmission path 21 between the two semiconductor chips 30 facing each inverted F-type antenna 39j.
  • Communication processing can be executed between the semiconductor chips 30 via the dielectric transmission path 21 formed in the mold resin 8.
  • FIG. 29 to FIG. 33 are diagrams for explaining an in-millimeter-wave dielectric transmission system 600k (electronic device) as the eighth embodiment.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a comparative example with respect to the eighth embodiment.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating a configuration outline of an in-millimeter-wave dielectric transmission system 600k according to the eighth embodiment.
  • 31 to 33 are diagrams showing examples of simulation characteristics in the in-millimeter-wave dielectric transmission system 600k of the eighth embodiment shown in FIG.
  • two semiconductor packages 20j_1 and 20j_2 of the seventh embodiment on which a plurality of semiconductor chips 30 capable of millimeter wave transmission are mounted are arranged to face each other, and each of the semiconductor packages 20j_1 and 20j_2 It is characterized in that millimeter wave transmission is performed between the semiconductor chips 30). Millimeter wave transmission is performed between the semiconductor chips 30 between different packages, and a millimeter wave signal transmission path 21k is formed between the semiconductor packages 20j_1 and 20j_2 arranged to face each other.
  • FIG. 29 shows an electronic apparatus 700x as a comparative example to which the eighth embodiment is not applied.
  • the configuration is almost the same as that of the electronic device 700 shown in FIG. 39, in which the semiconductor packages 1x_1 and 1x_2 are stacked. In other words, this is a configuration in which two multi-chip packages are arranged one above the other.
  • the electronic device 700x is different from the electronic device 700 shown in FIG. 39 in that a plurality (two in the figure) of semiconductor chips 2_1 and 2_2 are mounted in the semiconductor packages 1x_1 and 1x_2.
  • a plurality of pad electrodes 3 are formed on the surfaces of the semiconductor chips 2_1 and 2_2 in the semiconductor packages 1x_1 and 1x_2 for data transmission in the semiconductor packages 1x_1 and 1x_2.
  • the bonding wire 7 is used for connection for signal transmission.
  • data transmission between the semiconductor packages 1x_1 and 1x_2 is performed by connecting the connectors 14 to the boards 10a and 10b, and connecting the data transmission board 15x (or the cable 15) between the connectors 14.
  • FIG. 30 shows a schematic configuration of an in-millimeter wave dielectric transmission system 600k (electronic device) according to the eighth embodiment.
  • FIG. 30A is a schematic plan view
  • FIG. 30B is a schematic cross-sectional view.
  • a plurality of semiconductor packages 20j_1 and 20j_2 of the seventh embodiment are stacked at the inter-package distance h. That is, this is a configuration in which two multi-chip packages to which the seventh embodiment is applied are arranged vertically.
  • the plurality of semiconductor packages 20 are stacked, it is the same as in the second embodiment (FIG. 4), the third embodiment (FIG. 10), and the sixth embodiment (FIG. 19). The difference is that a plurality of (two in the figure) semiconductor chips 30_1 and 30_2 are mounted.
  • a millimeter wave signal transmission path 21k which is a millimeter wave propagation path, is formed between the semiconductor packages 20j_1 and 20j_2.
  • the millimeter wave signal transmission line 21k may be a free space transmission line, but is preferably formed of a waveguide structure having a millimeter wave confinement structure such as a waveguide, a transmission line, a dielectric line, or a dielectric, It shall have the characteristic which transmits the electromagnetic wave of a zone
  • the dielectric transmission line 21 may be configured to include a dielectric material having a specific dielectric constant within a certain range and a dielectric loss tangent within a certain range.
  • the “certain range” may be a range in which the relative permittivity and the dielectric loss tangent of the dielectric material can obtain the effects of the present embodiment, and may be a value determined in advance as long as it is within that range. That is, the dielectric material may be any material that can transmit a millimeter-wave signal having such characteristics as to obtain the effects of the present embodiment. Although it is not determined only by the dielectric material itself and is also related to the transmission path length and the millimeter wave frequency, it is not necessarily determined clearly, but as an example, it is as follows.
  • the dielectric material In order to transmit a millimeter-wave signal at high speed in the dielectric transmission path 21, the dielectric material has a relative dielectric constant of about 2 to 10 (preferably 3 to 6) and a dielectric loss tangent of 0.00001 to 0. Desirably about 0.01 (preferably 0.00001 to 0.001).
  • the dielectric material satisfying such conditions for example, those made of acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, silicone, polyimide, and cyanoacrylate resin can be used.
  • the millimeter-wave signal transmission path 21k In order to confine the millimeter-wave signal in the millimeter-wave signal transmission path 21k, the millimeter-wave signal transmission path 21k has a hollow conductor that is surrounded by a shielding material and hollow inside, in addition to the dielectric transmission path. It may be a waveguide.
  • the inverted F-type antenna 39j in the semiconductor package 20j has directivity not only in the substrate plane direction (horizontal direction) but also in the substrate thickness direction (vertical direction). Therefore, the present invention can be applied to the transmission of millimeter wave signals between the semiconductor chips 20 mounted on the semiconductor packages 20j_1 and 20j_2 arranged in parallel in the stacked state.
  • the antenna 39 in the package has directivity only in the substrate plane direction (horizontal direction), this is not realized.
  • the resin thickness must be equal to or longer than the antenna length, and because of the linear antenna, the vertical direction is zero directivity (NULL) and communication is not possible. .
  • the in-millimeter-wave dielectric transmission system 600k of the eighth embodiment data transfer between multi-chip packages in which a plurality of semiconductor chips 30 (system LSIs) are arranged in one package is performed by millimeter waves. ing.
  • the millimeter wave signal transmission path 21k through which millimeter waves are transmitted is a free space transmission path, a dielectric transmission path having a millimeter wave confinement function, or a hollow waveguide.
  • a large number of connectors 14 and data transmission boards 15x that are necessary for the electronic device 700x of the comparative example can be reduced, so that high-speed transmission line routing is complicated and high-speed connector handling is possible. Difficulties and reduced placement flexibility are freed from problems.
  • FIG. 31 to FIG. 33 semiconductor packages 20j_1 and 20j_2 each having a plurality of semiconductor chips 30 on which inverted F-type antennas 39j are mounted as shown in FIG.
  • the S parameter frequency characteristics when V is changed are shown.
  • FIG. 31 shows a case where the inter-package distance h is 0 mm
  • FIG. 32 shows a case where the inter-package distance h is 1 mm
  • the reflection loss shows good characteristics in the vicinity of 60 GHz regardless of the inter-package distance h. This means that there is little reflection due to impedance mismatching, and it can be said that good communication can be performed.
  • electromagnetic waves radiated from the inverted F-type antenna 39j of the semiconductor chip 30 propagate through the millimeter wave signal transmission path 21k between the stacked semiconductor packages 20j.
  • a millimeter wave signal is transmitted through the millimeter wave signal transmission path 21k between the two semiconductor chips 30 facing each inverted F antenna 39j.
  • communication processing can be executed via the millimeter wave signal transmission path 21k.
  • FIG. 34 is a diagram for explaining a semiconductor package 20p (in this example, equivalent to an in-millimeter-wave dielectric transmission device) of a first modification.
  • a semiconductor package 20p in one semiconductor package 20p, a plurality of semiconductor chips 30 are arranged on the substrate in a stacked state so that the antenna structure (antenna 39) is coaxial, and between the semiconductor chips 30. It is characterized by performing millimeter wave transmission. Millimeter wave transmission is performed between the semiconductor chips 30 in the same package, and the semiconductor package 20p itself constitutes an in-millimeter wave dielectric transmission device.
  • the second embodiment (FIG. 4), the third embodiment (FIG. 10), the sixth embodiment (FIG. 19), or the eighth embodiment (FIG. 30).
  • the difference is that all semiconductor chips 30 are mounted in the same package.
  • an antenna for example, a patch antenna having directivity in the thickness direction of the substrate (semiconductor chip 30) is used.
  • a dielectric material 16p (preferably viscoelastic material 16) capable of millimeter wave band communication is provided at a portion where each semiconductor chip 30 is joined.
  • the dielectric material 16p constitutes a dielectric transmission line 21 that has a heat dissipation function and is capable of millimeter wave band communication.
  • the plurality of semiconductor chips 30 are stacked and protected by the mold resin 8 and mounted on the LSI package substrate 4p (interposer substrate).
  • the LSI package substrate 4p and the mold resin 8 are formed of a dielectric material including a dielectric capable of transmitting millimeter wave signals.
  • Such a semiconductor package 20p is further mounted on a mounting substrate 10p.
  • the substrate 10p is also made of a dielectric material including a dielectric capable of transmitting millimeter wave signals.
  • a millimeter wave signal from (or “to”) the semiconductor chip 30 at the lowermost part (on the LSI package substrate 4p side) in the semiconductor package 20p is transmitted in the substrate 10p.
  • a method of transmitting a millimeter wave signal within the substrate 10p is referred to as a “millimeter wave substrate transmission method” or a “millimeter wave tangible transmission method”.
  • this opening portion row may be omitted.
  • the semiconductor package 20p according to the first modification can perform data transfer between the stacked semiconductor chips 30_1 and 30_2 by millimeter waves.
  • the package area can be reduced as compared with the case of arranging them in a plane as in the seventh embodiment.
  • two semiconductor chips 30 are stacked.
  • three or more chips may be stacked, and as the number increases, the advantage over the seventh embodiment increases.
  • the semiconductor package 20p of the first modified example not only performs data transfer between a plurality of semiconductor chips 30 in the same package by millimeter waves, but also transfers data between the semiconductor chips 30 in other semiconductor packages 20. It can be performed by in-substrate transmission with millimeter waves.
  • FIG. 35 is a diagram for explaining a semiconductor package 20q (equivalent to the in-millimeter-wave dielectric transmission device in this example) of the second modification.
  • a semiconductor package 20q similar to that of the seventh embodiment is further mounted on a mounting substrate 10q, similarly to the first modification.
  • the substrate 10q is also formed of a dielectric material including a dielectric capable of transmitting a millimeter wave signal, so that an in-millimeter-wave transmission system that transmits a millimeter wave signal in the substrate 10q is applied.
  • the semiconductor package 20q of the second modified example not only performs data transfer between a plurality of semiconductor chips 30 in the same package by millimeter waves, but also transfers data between the semiconductor chips 30 in other semiconductor packages 20. It can be performed by in-substrate transmission with millimeter waves.
  • FIG. 36 is a diagram for explaining the semiconductor package 20r and the in-millimeter-wave dielectric transmission system 600r of the third modification.
  • the third modification is characterized in that free space transmission is used in combination with the in-millimeter-wave transmission system shown in the first and second modifications in data transfer between a plurality of semiconductor packages 20r. The number of semiconductor chips 30 mounted in one semiconductor package 20r is not questioned.
  • an antenna having directivity for example, an inverted F type antenna 39j
  • an antenna having directivity for example, an inverted F type antenna 39j
  • each semiconductor package 20r the antenna structure 32 'is arranged in parallel with the semiconductor chip 30 of the interposer substrate 4r, as in the fourth embodiment. Further, each semiconductor package 20r is mounted on a mounting substrate 10r as in the first and second modifications.
  • the substrate 10r is also formed of a dielectric material including a dielectric capable of transmitting a millimeter wave signal, so that an in-millimeter-wave substrate transmission method for transmitting a millimeter wave signal in the substrate 10r is applied.
  • the antenna 39 is not only the thickness direction of the substrate 10r (semiconductor chip 30) but also the one having directivity in the plane direction of the substrate 10r (for example, an inverted F type antenna 39j).
  • the millimeter wave radiated in the plane direction is transmitted to the other semiconductor package 20r through a free space transmission path 21r as a millimeter wave signal transmission path.
  • data transfer between a plurality of semiconductor packages 20r can be performed not only by in-substrate transmission in the millimeter wave band but also through the free space transmission path 21r.
  • FIG. 37 is a diagram for explaining an in-millimeter-wave dielectric transmission system 600s according to a fourth modification.
  • the fourth modification is characterized in that data transfer between a plurality of semiconductor packages 20 arranged in a horizontal direction is performed by millimeter waves.
  • the difference from the fifth embodiment is that each semiconductor package 20 is mounted on different mounting boards 10_1 and 10_2.
  • the millimeter wave signal transmission line 21s may be any other than a free space transmission line, and for example, a dielectric transmission line formed of a dielectric material is preferably applied.
  • the dielectric transmission line may be, for example, a dielectric transmission line formed in the region defining chassis 11 as in the fifth embodiment.
  • the antenna structure it is preferable to use an antenna structure having directivity in the plane direction with respect to the substrate, such as a rod antenna.
  • the antenna 39 may be drawn out to the surface of the mold resin 8 that seals the semiconductor chip 30 so as to protrude into the millimeter wave signal transmission path 21s.
  • the fourth modification is an effective technique when, for example, a plurality of semiconductor packages 20 are arranged in a laminated state, and a space for arranging them in a laminated state on the same axis cannot be secured due to layout restrictions.
  • the present invention is extremely suitable when applied to an in-millimeter-wave dielectric transmission system that transmits a millimeter-wave band signal having a carrier frequency of 30 GHz to 300 GHz for carrying movie images or computer images at high speed.
  • the system includes a digital recording / reproducing device, a terrestrial television receiver, a mobile phone, a game machine, a computer, a communication device, and the like.
  • SYMBOLS 1 ... Semiconductor package, 2 ... Semiconductor chip, 3 ... Pad electrode, 4 ... Interposer substrate, 5 ... Terminal electrode, 6 ... Lead electrode, 7 ... Bonding wire, 8 ... Mold resin, 9 ... Projection electrode (bump), 10, 10 '... substrate, 11 ... chassis, 12, 12a, 12b ... housing, 13 ... screw structure, 14 ... connector, 15 ... cable, 16, 16a, 16b ... viscoelastic material, 20, 20a-20f ... semiconductor package, 21 ... Dielectric transmission line (millimeter wave transmission member), 21 '... Dielectric material, 30 ... Semiconductor chip, 31 ... Antenna terminal, 32, 32' ...
  • Antenna structure 33 ... Microstrip line, 39 ... Antenna, 39j ... Inverted F type antenna, 70... Support, 80... Semiconductor package, 201... LSI function unit, 202... Millimeter wave generation unit, 203, 203 ′. (Signal coupling unit), 204 ... electric interface, 205 ... millimeter wave interface, 206 ... dielectric section, 200, 300, 400,500 ... millimeter wave dielectric transmission device, 600 ... millimeter wave dielectric transmission system, 601, 602 ... Electronic equipment

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Abstract

【課題】端子数が多いコネクタおよび実装面積が多い配線ケーブルに依存することなく、ミリ波誘電体伝送システムを容易に構築できるようにする。 【解決手段】一方のインターポーザ基板４上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップ３０、これに接続されたアンテナ構造３２、および、当該半導体チップ３０とアンテナ構造３２とに覆われたモールド樹脂８を有した２つの半導体パッケージ２０ａ，２０ｂと、この２つの半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの間に設けられたミリ波信号伝送可能な誘電体伝送路２１とを備え、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂは、その各々のアンテナ構造３２が誘電体伝送路２１を介在するように実装されたものである。

Description

半導体装置、その製造方法、ミリ波誘電体内伝送装置、その製造方法、およびミリ波誘電体内伝送システム
　本発明は、半導体装置、その製造方法、ミリ波誘電体内伝送装置、その製造方法、およ
びミリ波誘電体内伝送システムに関する。
　近年、映画映像やコンピュータ画像などの情報量の膨大化に伴い、ミリ波などのベースバンド信号を高速に伝送する装置が使用される場合が多くなってきた。この種の高速ベースバンド信号伝送装置には、ミリ波などの高速のベースバンド信号をエラーなく伝送することが要求される。
　一方、ベースバンド信号を伝送する半導体パッケージによれば、多数の回路素子を半導体素子上に形成し、大規模な電子回路を構成した半導体チップを、複数の端子を備えた小型パッケージに封入したものが使用される場合が多い。
　図３８Ａは、従来例に係る半導体パッケージ１の構成例を示す平面図であり、図３８Ｂは、図３８ＡのＸ３－Ｘ３矢視断面図である。図３８Ａに示す半導体パッケージ１は半導体チップ２およびインターポーザ基板４を有している。
　インターポーザ基板４上には半導体チップ２が実装される。半導体チップ２には、ベースバンド信号を伝送するための電気回路が構成される。半導体チップ２の表面には複数のパッド電極３が形成されている。インターポーザ基板４の背面側には、複数の端子電極５が設けられている。端子電極５は、半導体パッケージ１を適用する実装用の基板と電気的な接続をするための端子であり、電源、グランド（接地）用途、電気信号の入出力用途に使用される。インターポーザ基板４は半導体チップ２のパッド電極３と端子電極５とを接続する。半導体チップ２のパッド電極３とリード電極６とはボンディングワイヤ７により接続される。
　また、インターポーザ基板４の表面には、パッド電極３と対応したリード電極６が形成されている。リード電極６は、インターポーザ基板４内の配線パターンを介して端子電極５に接続される。一般に、半導体チップ２とインターポーザ基板４とを接続する方法には、リードフレームやボンディングワイヤ７を用いて接続する方法があり、その他には、半田ボールを用いたフリップチップ接合による方法がある。フリップチップ接合による方法によれば、半導体チップ２の背面と、インターポーザ基板４の表面とに突起電極９（バンプ：半田ボール）を設け、半導体チップ２をインターポーザ基板４に半田ボールを介して接合する方法である。
　インターポーザ基板４上に実装された半導体チップ２およびボンディングワイヤ７は、モールド樹脂８で封止される。モールド樹脂８は誘電体素材であり、その封止目的は、主に、パッケージ内部の半導体チップ２とボンディングワイヤ７による配線とを保護するためである。半導体パッケージ１は、通常、プリント基板などの実装用の基板の表面に実装されて使用される。半導体パッケージ１は、同一のプリント基板、あるいは他のプリント基板の電気回路に配線される。
　一般に、プリント基板内の配線において、配線数の増大に伴い、多層基板が使用される場合が多い。多層基板は、通常、薄い誘電体基板に配線パターンを施し、それらを重ねて接着し、ビアによって各層の配線を接続することにより構成される。多層基板間においては、各誘電体基板にコネクタを装着し、コネクタの直結、あるいはコネクタ間のケーブル接続によって配線が行なわれる。
　図３９は、半導体パッケージ１ａ，１ｂを積層した電子機器７００の構成例を示す断面図である。図３９に示す電子機器７００によれば、筐体１２内に２つの半導体パッケージ１ａ，１ｂ、実装用の基板１０ａ，１０ｂ、シャーシ１１、コネクタ１４およびケーブル１５を有して構成される。
　半導体パッケージ１ａは、下部の基板１０ａに実装され、半導体パッケージ１ｂは、上部の基板１０ｂに実装される。半導体パッケージ１ａ，１ｂは、その表面を突き合わせるようにシャーシ１１に接着される。半導体パッケージ１ａ，１ｂから発生した熱をシャーシ１１に放熱するためである。２つの基板１０ａ，１０ｂはシャーシ１１に固定される。シャーシ１１は、さらに筺体１２に固定される。基板１０ａ，１０ｂのシャーシ１１への固定や、シャーシ１１の筺体１２への固定には、ネジ構造１３が採られる。シャーシ１１の材質としては、金属や強固なプラスチック材料などが使用される。また、半導体パッケージ１ａ，１ｂ間のデータ伝送は、下部の基板１０ａ，上部の基板１０ｂに各々コネクタ１４が設けられ、このコネクタ１４間にケーブル１５が接続されて実行される。
　この種のミリ波を送受信する電子機器７００に関連して、特許文献１には、誘電体導波管線路が開示されている。この誘電体導波管線路によれば、一対の主導体層、二列のバイアホール群および副導体層を備え、主導体層は誘電体を挟み平行に形成される。バイアホール群は、信号伝達方向に遮断波長以下の間隔で主導体層間を電気的に接続するように形成されている。副導体層はバイアホール群に接続され、主導体層と平行に形成されている。誘電体導波管線路では、主導体層、バイアホール群および副導体層に囲まれた導波管領域によって電気信号を伝達する場合に、少なくとも、一方の主導体層に、高周波伝送線路と電磁結合させるためのスロット孔が形成されている。高周波伝送線路は、マイクロストリップ線路から構成され、スロット孔と対峙する位置に形成されるものである。このように誘電体導波管線路を構成すると、容易に他の高周波伝送線路と電磁結合することができ、信号の伝達が可能となる。しかも、マイクロ波からミリ波まで安定した特性の導波管線路を提供できるというものである。
特開２００４－１０４８１６号公報（第４頁　図１）
　ところで、従来例に係るミリ波を送受信する電子機器７００によれば、次のような問題がある。
　ｉ．電子機器７００によれば、図３９に示した半導体パッケージ１ａ，１ｂの表面を突き合わせるようにシャーシ１１に接着され、下部の基板１０ａ，上部の基板１０ｂに各々設けられたコネクタ１４間に、ケーブル１５が接続される。そして、半導体パッケージ１ａ，１ｂ間でデータを伝送するようになされる。したがって、電子機器が取り扱うデータ容量の増大に伴い、半導体パッケージ１ａ，１ｂに接続される配線の数が増大するおそれがある。
　たとえば、メモリ用途の半導体パッケージにおいては、データ幅が３２ビット、６４ビットと増大し、アドレス幅も併せて増大している。これに伴い、半導体パッケージ１ａ，１ｂの端子電極５の数が増大する。これにより、パッケージサイズが大きくなるという問題が発生する。これは、特に、半導体チップ２のパッド電極３のサイズに比べ、インターポーザ基板４の端子電極５のサイズが大きいことに起因する。
　ii．基板１０における半導体パッケージ１ａに接続される配線の数が増大することから、基板１０をより多層構造とする必要が生じてくる。その結果、コストが増大するという問題が発生する。
　iii．基板１０ａ，１０ｂをより多層構造とすると、下部の基板１０ａ，上部の基板１０ｂ間を接続するコネクタ１４およびケーブル１５の端子数が増大する。その結果、コネクタ１４、ケーブル１５の物理サイズが大きくなったり、コネクタ１４やケーブル１５の形状が複雑化したり、これらの信頼性が低下したり、コストが増大するという問題が発生する。
　iv．多層構造化により、複数のコネクタ１４およびケーブル１５を使用することにより、電子機器内部において、基板１０ａ，１０ｂ、シャーシ１１、筺体１２の構成、形状、配置が複雑化する。この結果、製作コストの増大や組み立て工数の増加や、その難しさなどの問題を生じる。
　ｖ．因みに、特許文献１に開示されるような誘電体導波管線路を参照して、ミリ波の信号を送受信する電子機器を構成しようとした場合を考える。
　この場合、図３９に示した半導体パッケージ１ａ，１ｂを積層した電子機器７００の構造において、コネクタ１４およびケーブル１５を誘電体導波管線路に置き換えることが考えられる。しかし、何らの工夫無しに、コネクタ１４およびケーブル１５を誘電体導波管線路に置き換えただけでは、ミリ波などの高速のベースバンド信号をエラーなく伝送することが困難となるという問題がある。
　そこで、本発明はこのような課題を解決したものであって、端子数が多いコネクタおよび実装面積を多くとるケーブルに依存することなく、ミリ波誘電体伝送システムを容易に構築できるようにする。そのような半導体装置、その製造方法、ミリ波誘電体内伝送装置、その製造方法およびミリ波誘電体内伝送システムを提供することを目的とする。
　上述した課題は、基板上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップと、前記半導体チップに接続されたアンテナ構造と、前記半導体チップを覆う絶縁部材と、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材で構成され前記アンテナ構造に整合されたミリ波伝送部材を備える半導体装置によって解決される。
　アンテナ構造が、絶縁部材で覆われてしまう構造の場合は、絶縁部材は、ミリ波信号を通過可能な誘電体を含んでいるものとする。たとえば、複数のミリ波帯通信可能な半導体チップを同一パッケージ内に収容する構成とする場合にアンテナ構造の全体も絶縁部材で覆ってしまう場合には、半導体チップを覆う絶縁部材がそれら複数の半導体チップ間でミリ波信号伝送を実行可能にするミリ波伝送部材として機能するようにする。
　本発明に係る半導体装置によれば、本発明に係る同一の構成を具備する２つのミリ波誘電体内伝送可能な半導体装置を各々のミリ波伝送部材を介在させて接触させ、当該半導体装置を動作させると、一方の半導体装置から他方の半導体装置へミリ波の信号を伝送できるようになる。
　本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置は、一方の基板上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップ、前記半導体チップに接続されたアンテナ構造、および、前記半導体チップを覆う絶縁部材を有したミリ波誘電体内伝送可能な第１の半導体装置と、他方の基板上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップ、前記半導体チップに接続されたアンテナ構造、および、前記半導体チップを覆う絶縁部材を有するミリ波誘電体内伝送可能な第２の半導体装置と、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材で構成され前記第１の半導体装置と第２の半導体装置との間に設けられたミリ波信号伝送部材とを備え、前記第１の半導体装置と第２の半導体装置とが前記ミリ波信号伝送部材を介在して前記第１の半導体装置のアンテナ構造と前記第２の半導体装置のアンテナ構造との間でミリ波信号伝送を実行可能に実装されたものである。
　本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置によれば、第１の半導体装置と第２の半導体装置との間に設けられたミリ波信号伝送部材を介して、第１の半導体装置から第２の半導体装置へミリ波の信号を伝送できるようになる。
　本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上にミリ波帯通信可能な半導体チップを形成する工程と、前記基板上に形成された半導体チップにアンテナ構造を接続する工程と、絶縁部材で前記半導体チップを覆って絶縁する工程と、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材で前記アンテナ構造にミリ波伝送部材を整合する工程とを有するものである。
　本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置の製造方法は、一方の基板上にミリ波帯通信可能な半導体チップを設け、前記半導体チップにアンテナ構造を接続し、および、絶縁部材で前記半導体チップを覆ってミリ波誘電体内伝送可能な第１の半導体装置を形成する工程と、他方の基板上にミリ波帯通信可能な半導体チップを設け、前記半導体チップにアンテナ構造を接続し、および、絶縁部材で前記半導体チップを覆ってミリ波誘電体内伝送可能な第２の半導体装置を形成する工程と、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材により前記第１の半導体装置と第２の半導体装置との間にミリ波伝送部材を形成する工程を有し、前記ミリ波伝送部材を形成する際に、前記第１の半導体装置のアンテナ構造と前記第２の半導体装置のアンテナ構造との間でミリ波の信号が伝送可能となるように前記ミリ波伝送部材を介在して当該第１および第２の半導体装置を実装するものである。
　本発明に係るミリ波誘電体内伝送システムは、一方の電子機器の基板上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップ、前記半導体チップに接続されたアンテナ構造、および、前記電子機器の半導体チップを覆う絶縁部材を有したミリ波誘電体内伝送可能な第１の半導体装置と、他方の電子機器の基板上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップ、前記半導体チップに接続されたアンテナ構造、および、前記電子機器の半導体チップを覆う絶縁部材を有するミリ波誘電体内伝送可能な第２の半導体装置と、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材で構成され前記第１の半導体装置と第２の半導体装置との間に設けられたミリ波伝送部材とを備え、一方の前記電子機器と他方の前記電子機器とが前記ミリ波伝送部材を介して前記第１の半導体装置のアンテナ構造と前記第２の半導体装置のアンテナ構造との間でミリ波の信号が伝送可能となるように接触されるものである。
　このように、本発明に係る一態様は、ミリ波帯通信可能な半導体チップを有する第１および第２の半導体装置の各々のアンテナ構造が誘電体伝送路を介在して対向するように配置する。そして、第１の半導体装置と第２の半導体装置との間に設けられたミリ波信号伝送可能な誘電体伝送路を介して、第１の半導体装置から第２の半導体装置へミリ波の信号を伝送できるようにする。これとともに、端子数が多いコネクタおよび実装面積を多くとるプリント配線シートケーブルに依存することなく、ミリ波誘電体伝送システムを容易に構築できるようにした。
　このような仕組みの本発明の一態様は、たとえば映画映像やコンピュータ画像などを搬送する搬送周波数が３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚのミリ波帯の信号を高速に伝送するミリ波帯通信システムに適用可能なものである。
　本発明に係る半導体装置およびその製造方法によれば、半導体チップにアンテナ構造を接続する。また、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材で構成され、アンテナ構造に整合されたミリ波伝送部材を設ける。アンテナ構造の全体が絶縁部材で覆われる場合には、半導体チップを覆う絶縁部材も、ミリ波誘電体内伝送路を構成するように、ミリ波信号を通過可能な誘電体を含むものとする。
　この構成によって、本発明に係る同一の構成を具備する２つのミリ波誘電体内伝送可能な半導体装置を各々のミリ波伝送部材を介在して接触させ、当該半導体装置を動作させる。すると、一方の半導体装置から他方の半導体装置へミリ波の信号を伝送できるようになる。しかも、半導体装置間で高速データ伝送を実現できるようになる。
　これにより、端子数が多いコネクタおよび実装面積が多いプリント配線シートケーブルに依存することなく、一方向または双方向にミリ波の信号を簡単かつ安価な構成で、伝送可能とするミリ波誘電体伝送装置を容易に構築できるようになる。
　本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置およびその製造方法によれば、各々がミリ波帯通信可能な半導体チップを有する第１および第２の半導体装置の各々のアンテナ構造がミリ波伝送部材を介在して配置されるものである。
　この構成によって、第１の半導体装置と第２の半導体装置との間に設けられたミリ波信号伝送可能なミリ波伝送部材を介して、第１の半導体装置から第２の半導体装置へミリ波の信号を伝送できるようになる。これにより、端子数が多いコネクタおよび実装面積が多いプリント配線シートケーブルに依存することなく、一方向または双方向にミリ波の信号を伝送可能とするミリ波誘電体伝送システムを容易に構築できるようになる。
　本発明に係るミリ波誘電体内伝送システムによれば、一方の電子機器の基板上には、ミリ波誘電体内伝送可能な第１の半導体装置が設けられ、他方の電子機器の基板上にはミリ波帯通信可能な第２の半導体装置が設けられる。第１の半導体装置と第２の半導体装置との間にはミリ波信号伝送可能なミリ波伝送部材が設けられ、一方の電子機器と他方の電子機器とがミリ波伝送部材を介して第１の半導体装置のアンテナ構造と第２の半導体装置のアンテナ構造との間でミリ波の信号が伝送可能となるように接触されるものである。
　この構成によって、第１の半導体装置と第２の半導体装置との間に設けられたミリ波信号伝送可能なミリ波伝送部材を介して、第１の半導体装置から第２の半導体装置へミリ波の信号を伝送できるようになる。これにより、両方の電子機器間を接続する通信ケーブルなどに依存することなく、一方の電子機器と他方の電子機器との間で通信処理を実行できるようになる。
本発明に係る第１の実施形態としての半導体パッケージ２０の構成例を示す断面図である。 半導体パッケージ２０の内部構成例を示すブロック図である。 半導体パッケージ２０の形成例を示す工程図である。 半導体パッケージ２０の形成例を示す工程図である。 半導体パッケージ２０の形成例を示す工程図である。 半導体パッケージ２０の形成例を示す工程図である。 半導体パッケージ２０の形成例を示す工程図である。 第２の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送装置２００の構成例を示す断面図である。 ミリ波誘電体内伝送装置２００の組立例を示す断面図である。 ミリ波誘電体内伝送装置２００の内部構成例を示すブロック図である。 図４に示したミリ波誘電体内伝送装置２００の拡大構成例を示す斜視図である。 ミリ波誘電体内伝送装置２００の通過特性および反射特性検証用のシミュレーションモデル例を示す説明図である。 ミリ波誘電体内伝送装置２００のシミュレーション特性例を示すグラフ図である。 第３の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送装置３００の構成例を示す図である。 第４の実施形態としての半導体パッケージ２０ｃの構成例を示す斜視図である。 半導体パッケージ２０ｃの形成例を示す工程図である。 半導体パッケージ２０ｃの形成例を示す工程図である。 半導体パッケージ２０ｃの形成例を示す工程図である。 半導体パッケージ２０ｃの形成例を示す工程図である。 ＰＯＰ構造のミリ波誘電体内伝送装置４００の構成例を示す断面図である。 ＰＯＰ構造のミリ波誘電体内伝送装置４００の組立例を示す断面図である。 第５の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送装置５００の構成例を示す断面図である。 ミリ波誘電体内伝送装置５００の形成例（その１）を示す工程図である。 ミリ波誘電体内伝送装置５００の形成例（その１）を示す工程図である。 ミリ波誘電体内伝送装置５００の形成例（その２）を示す工程図である。 ミリ波誘電体内伝送装置５００の形成例（その２）を示す工程図である。 ミリ波誘電体内伝送装置５００の形成例（その２）を示す工程図である。 ミリ波誘電体内伝送装置５００の形成例（その３）を示す工程図である。 ミリ波誘電体内伝送装置５００の形成例（その３）を示す工程図である。 第６の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送システム６００の構成例を示す断面図である。 第６の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送システム６００の構成例を示す断面図である。 電子機器６０１の形成例を示す工程図である。 電子機器６０１の形成例を示す工程図である。 電子機器６０２の形成例を示す工程図である。 電子機器６０２の形成例を示す工程図である。 第７の実施形態に対する比較例を説明する図である。 第７の実施形態に対する比較例を説明する図である。 第７の実施形態の半導体パッケージの構成概要を説明する図である。 第７の実施形態の半導体パッケージの構成概要を説明する図である。 第７の実施形態の半導体パッケージで使用されるアンテナ構造の具体例を説明する図である。 第７の実施形態の半導体パッケージで使用されるアンテナの各部のサイズを説明する図である。 第７の実施形態の半導体パッケージで使用されるアンテナの各部の性質を説明する図である。 図２４に示したアンテナ構造が適用された第７の実施形態の半導体パッケージの具体例を説明する平面図である。 図２４に示したアンテナ構造が適用された第７の実施形態の半導体パッケージの具体例を説明する断面図である。 図２５に示した第７の実施形態の半導体パッケージにおけるシミュレーション特性例を示す図（その１）である。 図２５に示した第７の実施形態の半導体パッケージにおけるシミュレーション特性例を示す図（その２）である。 図２５に示した第７の実施形態の半導体パッケージにおけるシミュレーション特性例を示す図（その３）である。 第８の実施形態に対する比較例を説明する図である。 第８の実施形態に対する比較例を説明する図である。 第８の実施形態のミリ波誘電体内伝送システムの構成概要を説明する図である。 第８の実施形態のミリ波誘電体内伝送システムの構成概要を説明する図である。 図３０に示した第８の実施形態のミリ波誘電体内伝送システムにおけるシミュレーション特性例を示す図（その１）である。 図３０に示した第８の実施形態のミリ波誘電体内伝送システムにおけるシミュレーション特性例を示す図（その２）である。 図３０に示した第８の実施形態のミリ波誘電体内伝送システムにおけるシミュレーション特性例を示す図（その３）である。 第１変形例の半導体パッケージを説明する図である。 第２変形例の半導体パッケージを説明する図である。 第３変形例の半導体パッケージとミリ波誘電体内伝送システムを説明する図である。 第４変形例のミリ波誘電体内伝送システムを説明する図である。 従来例に係る半導体パッケージ１の構成例を示す平面図である。 従来例に係る半導体パッケージ１の構成例を示すＸ３－Ｘ３矢視断面図である。 半導体パッケージ１を積層した電子機器の構成例を示す断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明に係る半導体装置、その製造方法、ミリ波誘電体内伝送装置およびその製造方法について説明する。
　１．第１の実施形態（半導体パッケージ２０：構成例、内部構成例および工程図）
　２．第２の実施形態（ミリ波誘電体内伝送装置２００：構成例、組立例、内部構成　　
　　　　　　　　　例、拡大構成例、シミュレーションモデル例、特性例）
　３．第３の実施形態（ミリ波誘電体内伝送装置３００：構成例）
　４．第４の実施形態（半導体パッケージ２０ｃ：構成例、形成例
　　　　　　　　　　ミリ波誘電体内伝送装置４００：構成例および組立例）
　５．第５の実施形態（ミリ波誘電体内伝送装置５００：構成例および形成例）
　６．第６の実施形態（ミリ波誘電体内伝送システム６００：構成例
　　　　　　　　　　　電子機器２０１，２０２の形成例）
　７．第７の実施形態（同一パッケージ内の複数の半導体チップ間のミリ波伝送）
　８．第８の実施形態（第７の実施形態＋異なるパッケージ間のミリ波伝送）
　９．変形例（第１変形例～第４変形例）
　＜第１の実施形態＞
　[半導体パッケージ２０の構成例］
　図１を参照して、本発明に係る第１の実施形態としての半導体パッケージ２０の構成例について説明する。図１に示す半導体パッケージ２０は、半導体装置の一例を構成するものである。半導体パッケージ２０は映画映像や、コンピュータ画像などを搬送する搬送周波数が３０ＧＨｚ乃至３００ＧＨｚのミリ波帯の信号を高速に伝送するミリ波誘電体内伝送システムに適用可能なものである。ミリ波誘電体内伝送システムにはデジタル記録再生装置、地上波テレビ受像機、携帯電話機、ゲーム機、コンピュータ、通信装置などが含まれる。
　半導体パッケージ２０は、インターポーザ基板４、モールド樹脂８、ミリ波信号伝送可能な誘電体伝送路２１、ミリ波帯通信可能な半導体チップ３０およびアンテナ構造３２を有して構成される。インターポーザ基板４はチップ実装用の基板を構成し、このインターポーザ基板４上には半導体チップ３０が設けられる。インターポーザ基板４には、所定の比誘電率を有した熱強化樹脂と銅箔を組み合わせたシート部材が使用される。半導体チップ３０はミリ波帯で通信処理するものである。半導体チップ３０には、図２に示すようなＬＳＩ機能部２０１および信号生成部２０２とを一体化したシステムＬＳＩが使用される（図２参照）。
　なお、ミリ波信号の変換対象でない電源部などの端子は、従来構成と同様にして、半導体チップ３０のパッド電極３からボンディングワイヤ７を介してリード電極６に配線され、インターポーザ基板４を介して端子電極５に接続される。
　半導体チップ３０にはアンテナ構造３２が接続される。この例で、アンテナ構造３２は、インターポーザ基板４の半導体チップ３０上に設けられる。アンテナ構造３２には、アンテナ端子３１や、マイクロストリップ線路３３、アンテナ３９などが備えられる（図２参照）。
　インターポーザ基板４上の半導体チップ３０およびアンテナ構造３２などのパッケージ構成要素には、絶縁部材の一例となるモールド樹脂８が覆われて絶縁（封止）される。モールド樹脂８には、たとえば、比誘電率ε１のエポキシ樹脂が使用される。従来型の半導体パッケージ１によれば、図３９に示したように半導体チップ２のパッド電極３から端子電極５に対してデータ伝送用のプリント配線シートケーブルが接続されていた。
　本発明に係る半導体パッケージ２０によれば、半導体チップ３０の内部で信号生成部２０２を実現する半導体集積回路には、アンテナ端子３１が配線される。これら構成によって、従来型の半導体パッケージ１の端子電極５の一部が、本発明の半導体パッケージ２０において、アンテナ構造３２に置き換えられることになる。その結果、端子電極５を削減できるようになった。
　アンテナ構造の全体もモールド樹脂８で覆ってしまう場合には、モールド樹脂８は、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含む誘電体素材で形成され、誘電体伝送路２１の一部または全部を構成するようにする。本実施形態を適用しない場合、モールド樹脂８の目的はパッケージ内部の半導体チップやボンディングワイヤによる配線を保護するものであるが、本実施形態ではさらに、誘電体伝送路２１をなす場合がある点が異なる。
　モールド樹脂８上には、二点鎖線で示すようなミリ波信号伝送可能な誘電体伝送路２１が設けられる。誘電体伝送路２１はミリ波伝送部材の一例を構成し、図３Ａ～図３Ｅに示すように金属製のシャーシ１１の一部および、所定の比誘電率ε３を有した誘電体素材から構成される。誘電体素材はミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる。誘電体素材には、たとえば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系およびポリイミド系からなる部材が使用される。シャーシ１１は、領域画定用の部材の一例を構成し、アンテナ構造３２の上部に整合される貫通部１１ａを有している。貫通部１１ａの開口断面形状は円形状でも矩形状でもよい。シャーシ１１の厚み方向に形成される貫通部１１ａの深さ（高さ）は、誘電体伝送路２１（導波路）の長さを画定（規定）する。
　誘電体伝送路２１は、シャーシ１１の厚み方向に限定されることはなく、シャーシ１１の面方向に配設してもよい。誘電体素材は、シャーシ１１の貫通部１１ａ内に設けられてミリ波の信号に基づく電磁波の誘電体内伝送路を構成するように機能する。また、誘電体伝送路２１は、シャーシ１１内の貫通部１１ａに設けられた誘電体素材に限られることはなく、半導体チップ３０を覆うモールド樹脂８の一部を誘電体伝送路２１として使用してもよい。
　［半導体パッケージ２０の内部構成例］
　図２を参照して、半導体パッケージ２０の内部構成例について説明する。図２に示す半導体チップ３０は、ＬＳＩ機能部２０１、信号生成部２０２および双方向のアンテナ結合部２０３を有して構成される。アンテナ結合部２０３は信号結合部の一例またはその一部を構成し、ここにアンテナ結合部２０３とは、狭義的には半導体チップ３０内の電子回路と、チップ内またはチップ外に配置されるアンテナとを結合する部分をいう。広義的には、当該半導体チップ３０と誘電体伝送路２１とを信号結合する部分をいう。
　ＬＳＩ機能部２０１は図３９に示した従来型の半導体チップ２が提供する所定機能を有している。たとえば、ＬＳＩ機能部２０１は、相手方に送信したい画像や音声データなどを処理する回路や、相手方から受信した画像や音声データを処理する回路が含まれる。
　ＬＳＩ機能部２０１には信号生成部２０２が接続される。信号生成部２０２には第１の信号生成部の一例を構成する下り信号生成部２３および第２の信号生成部の一例を構成する上り信号生成部２４を有して構成される。下り信号生成部２３は、入力信号Ｓinを信号処理してミリ波の信号Ｓを生成するために、パラレルシリアル変換回路３４、変調回路３５、周波数変換回路３６、増幅器３７を有して構成される。
　パラレルシリアル変換回路３４は第１の信号変換部の一例を構成し、パラレルの入力信号Ｓin（データ）をシリアルの送信信号Ｓｓ（データ）に変換する。パラレルシリアル変換回路３４には変調回路３５が接続される。変調回路３５は、シリアルの送信信号Ｓｓを変調するようになされる。変調回路３５にはたとえば位相変調回路や、周波数変調回路が使用される。
　変調回路３５には周波数変換回路３６が接続される。周波数変換回路３６は、変調回路３５によって変調された後の送信信号Ｓｓを周波数変換してミリ波の信号Ｓを生成する。ここにミリ波の信号Ｓとは、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの範囲のある周波数の信号をいう。周波数変換回路３６には増幅器３７が接続される。増幅器３７は、周波数変換後のミリ波の信号Ｓを増幅するようになされる。
　増幅器３７には図示しないアンテナ端子３１を介して双方向のアンテナ結合部２０３に接続される。アンテナ結合部２０３は、下り信号生成部２３によって生成されたミリ波の信号Ｓを誘電体伝送路２１に送信するとともに、当該誘電体伝送路２１からミリ波の信号Ｓを受信して上り信号生成部２４に出力する。誘電体伝送路２１は、所定の比誘電率ε３を有した誘電体素材から構成される。
　アンテナ結合部２０３は、たとえば、アンテナ構造３２およびアンテナ切り替え部３８（アンテナ共用器）から構成される。アンテナ構造３２は誘電体伝送路２１を共有する半導体パッケージ２０側のアンテナ結合部２０３における構造をいう。アンテナ構造３２にはアンテナ端子３１、マイクロストリップ線路３３およびアンテナ３９を含み構成される。アンテナ切り替え部３８を同一のチップ内に形成する場合は、当該アンテナ切り替え部３８を除いたアンテナ端子３１、マイクロストリップ線路３３がアンテナ結合部２０３を構成するようになる。
　アンテナ３９は、ミリ波の信号Ｓの波長λに基づく所定の長さ、たとえば、６００μｍ程度を有しており、誘電体伝送路２１に結合される。アンテナ３９には、パッチアンテナの他に、プローブアンテナ（ダイポールなど）、ループアンテナ、小型アパーチャ結合素子（スロットアンテナなど）が使用される。
　アンテナ３９は下りのミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を誘電体伝送路２１に輻射する。また、アンテナ３９は上りのミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’を誘電体伝送路２１から受信する。アンテナ構造３２には、アンテナ３９の他に、マイクロストリップ線路３３が含まれる。マイクロストリップ線路３３は、アンテナ端子３１とアンテナ３９との間を接続し、下りのミリ波の信号Ｓをアンテナ端子３１からアンテナ３９へ伝送し、および、上りのミリ波の信号Ｓをアンテナ３９からアンテナ端子３１へ伝送する。
　アンテナ切り替え部３８はアンテナ３９を下りおよび上りで共用する場合に用いられる。たとえば、ミリ波の信号Ｓを相手方に送信するときは、アンテナ切り替え部３８がアンテナ３９を下り信号生成部２３に接続する。また、相手方からのミリ波の信号Ｓを受信するときは、アンテナ切り替え部３８がアンテナ３９を上り信号生成部２４に接続する。アンテナ切り替え部３８は半導体チップ３０上に設けているが、これに限られることはなく、半導体チップ３０内に設けてもよい。なお、下りおよび上り用のアンテナを別々に設ける場合はアンテナ切り替え部３８を省略してもよい。
　アンテナ結合部２０３は、比帯域（＝信号帯域／動作中心周波数）が１０％～２０％程度であれば、共振構造などを利用しても容易に実現できる場合が多い。この実施形態では比誘電率ε１を有した誘電体素材が使用され、比誘電率ε１を有した誘電体素材は損失のある誘電体伝送路２１を構成する。伝送線路２１内にはミリ波の電磁波Ｓ’が伝搬するようになる。誘電体伝送路２１は損失が大きいため反射も減衰する。
　アンテナ結合部２０３には上り信号生成部２４が接続される。上り信号生成部２４は、アンテナ結合部２０３によって受信したミリ波の信号Ｓを信号処理して出力信号Ｓoutを生成するために、増幅器４４、周波数変換回路４５、復調回路４６およびシリアルパラレル変換回路４７を有して構成される。
　増幅器４４はアンテナ結合部２０３に接続され、アンテナ３９によって受信された後のミリ波の信号Ｓを増幅するようになされる。増幅器４４には周波数変換回路４５が接続され、周波数変換回路４５は増幅後のミリ波の信号Ｓを周波数変換して周波数変換後のシリアルの受信信号Ｓｒを出力する。周波数変換回路４５には復調回路４６が接続され、復調回路４６は、周波数変換後のシリアルの受信信号Ｓｒを復調するようになされる。
　復調回路４６には第２の信号変換部の一例を構成するシリアルパラレル変換回路４７が接続される。シリアルパラレル変換回路４７は、シリアルの受信信号Ｓｒ（データ）をパラレルの出力信号Ｓout（データ）に変換する。このように半導体チップ３０を構成すると、入力信号Ｓinをシリアルパラレル変換（パラレルシリアル変換の誤記）し、受信信号Ｓｒをシリアルパラレル変換処理することにより、信号配線数が削減される。また、多層基板の積層数も削減できるようになる。この結果、端子数が多いコネクタおよびプリント配線シートケーブルを削減できるようになる。
　このように半導体パッケージ２０を構成して当該半導体パッケージ２０を動作させる。すると、一方のシャーシ１１の貫通部１１ａ内に設けられた誘電体素材および、他方のシャーシ１１の貫通部１１ａ内に設けられた誘電体素材がミリ波誘電体内伝送路を構成するようになる。この誘電体伝送路を介して、一方のミリ波誘電体内伝送可能な半導体パッケージ２０から他方のミリ波誘電体内伝送可能な半導体パッケージ２０へミリ波の信号Ｓを伝送できるようになる。
　［半導体パッケージ２０の形成例］
　続いて、図３Ａ～図３Ｅを参照して、半導体パッケージ２０の形成例について説明する。まず、図３Ａに示すインターポーザ基板４（ダイ）上に、ミリ波帯通信可能な半導体チップ３０を形成する。半導体チップ３０には、図２に示した送信および受信系を半導体集積回路に一体化したシステムＬＳＩを使用する。送信系はＬＳＩ機能部２０１、パラレルシリアル変換回路３４、変調回路３５、周波数変換回路３６、増幅器３７、アンテナ切り替え部３８を有し、受信系は増幅器４４、周波数変換回路４５、復調回路４６およびシリアルパラレル変換回路４７を有している。半導体チップ３０は、従来から自明な製造方法によりインターポーザ基板４上に実装すればよい。
　次に、半導体チップ３０の上部にアンテナ端子３１を形成する。アンテナ端子３１は、たとえば、アンテナ構造３２を設ける領域のアンテナ結合部２０３の内部に実装されたアンテナ切り替え器３８の出力点から引き出して置く。半導体チップ３０にアンテナ切り替え器３９を含める場合は、半導体チップ３０の内部に実装されたアンテナ切り替え器３８の出力点からアンテナ端子３１を引き出して置く。
　次に、図３Ｂに示すインターポーザ基板４上に実装された半導体チップ３０に、アンテナ構造３２を接続する。たとえば、上述の半導体チップ３０上のアンテナ端子３１からマイクロストリップ線路３３を形成し、このマイクロストリップ線路３３の先端にアンテナ３９を形成する。アンテナ３９には、ミリ波の信号Ｓの波長λに基づく所定の長さ、たとえば、１辺が６００μｍ程度を有したパッチアンテナが使用される。アンテナ３９には、パッチアンテナの他に、プローブアンテナ（ダイポールなど）、ループアンテナ、小型アパーチャ結合素子（スロットアンテナなど）を使用してもよい。この半導体チップ３０上のアンテナ端子３１、マイクロストリップ線路３３およびアンテナ３９によってアンテナ構造３２が得られる。
　更に、図３Ｃに示すようにインターポーザ基板４上の半導体チップ３０およびアンテナ構造３２にモールド樹脂８を覆って絶縁する。モールド樹脂８には、比誘電率ε１のエポキシ樹脂を使用する。エポキシ樹脂には、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＥＣＮ）および溶融シリカフィラーを合成したものや、ビフェニル型エポキシ樹脂が使用される。その後、図３Ｄに示すようにインターポーザ基板４下にフリップチップボンディング用の突起電極９（バンプ）を形成する。突起電極９は球状の半田部材から構成される。
　その後、図３Ｅに示すようにモールド樹脂８上に、ミリ波信号伝送可能な誘電体伝送路２１を形成する。この誘電体伝送路２１を形成する際に、たとえば、貫通部１１ａを有した金属製のシャーシ１１をモールド樹脂８上に形成する。この貫通部１１ａは半導体チップ３０のアンテナ構造３２の上部に整合される部分である。この例では、シャーシ１１に所定の位置に、口径φの貫通部１１ａを開口する。その後、このシャーシ１１の貫通部１１ａ内に誘電体素材を充填してミリ波の信号用の誘電体内伝送路２１を形成する。誘電体素材には、比誘電率ε１のガラスエポキシ樹脂部材を使用する。
　このシャーシ１１と半導体パッケージ２０とを接合するときに、半導体パッケージ２０と、誘電体伝送路２１との間に、ミリ波誘電体内伝送可能な誘電体素材から構成される粘弾性素材１６を挿入してもよい。粘弾性素材１６は、半導体パッケージ２０とシャーシ１１との間で放熱効果を与えるとともに、誘電体伝送路２１との間の密着性を向上させ、アンテナ結合性能を向上させる効果を与える。粘弾性素材１６は、所定の比誘電率および所定の誘電正接を有している。粘弾性素材１６には、たとえば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系およびポリイミド系からなる誘電体素材が使用される。粘弾性素材１６内にミリ波の信号を高速に伝送させるためには、当該粘弾性素材１６の比誘電率を３～６程度とし、その誘電正接を０．０００１～０．００１程度とすることが望ましい。
　なお、アクリル樹脂系の比誘電率は２．５～４．５であり、その誘電正接は０．００１～０．０５である。ウレタン樹脂系の比誘電率は２．８～４であり、その誘電正接は、０．００１～０．０５である。エポキシ樹脂系の比誘電率は４～６であり、その誘電正接は、０．００１～０．０１である。シリコーン系の比誘電率は３～６であり、その誘電正接は、０．０００１～０．００１である。ポリイミド系の比誘電率は３～４であり、その誘電正接は、０．００１～０．０１である。これらの誘電体素材は誘電体伝送路２１にも適用できる。これにより、ミリ波信号伝送可能な半導体パッケージ２０が完成する。
　このように、第１の実施形態としての半導体パッケージ２０によれば、インターポーザ基板４上の半導体チップ３０およびアンテナ構造３２にはモールド樹脂８が覆われて絶縁され、このモールド樹脂８上には誘電体伝送路２１が設けられるものである。したがって、本発明に係る同一の構成を具備する２つのミリ波誘電体内伝送可能な半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの各々の誘電体伝送路２１を対向させて接触させ、当該半導体パッケージ２０ａ，２０ｂを動作させる。すると、一方の半導体パッケージ２０ａから他方の半導体パッケージ２０ｂへミリ波の信号Ｓを伝送できるようになる。しかも、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂ間で高速データ伝送を実現できるようになる。
　半導体チップ３０およびアンテナ構造３２を覆うモールド樹脂８もミリ波誘電体内伝送路を構成するようになるので、半導体パッケージ２０の実装面積を縮小化できるようになる。これにより、端子数の多いコネクタおよびプリント配線シートケーブルに依存することなく、一方向または双方向にミリ波の信号Ｓを簡単かつ安価な構成で、伝送可能とするミリ波誘電体伝送システム（装置）を容易に構築できるようになる。
　また、半導体パッケージ２０を実装する実装用の基板においては、当該基板側に形成される端子電極は、アンテナ結合部２０３に適用されるアンテナ構造３２に置き換えられることになる。その結果、アンテナ構造３２を極小に形成できるようになるので、パッケージサイズの小型化を図ることが可能になる。更に、実装用の基板においては、配線数が削減される。その結果、多層基板を形成する際の層数を削減することが可能になる。
　＜第２の実施形態＞
　［ミリ波誘電体内伝送装置２００の構成例］
　この実施形態では、図４に示すように、誘電体伝送路付きのシャーシ１１をミリ波誘電体内伝送可能な２つの半導体パッケージ２０ａ，２０ｂで挟み込んで積層したものである。
　図４に示すミリ波誘電体内伝送装置２００は、実装用の基板１０ａ，１０ｂ、シャーシ１１、筐体１２、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂを有して構成される。２つの半導体パッケージ２０ａ，２０ｂは、互いに表面がシャーシ１１に接するように配置される。筐体１２は、デジタル記録再生装置や、地上波テレビ受像機、携帯電話機、ゲーム機、コンピュータ、通信装置などのセットボックス（ケース）である。
　筐体１２には、誘電体伝送路２１付きのシャーシ１１が取り付けられる。シャーシ１１は、筐体１２の内部の側面や、その底面、その上面などにネジ構造１３により固定される。シャーシ１１には実装用の基板１０ａ，１０ｂが取り付けられる。この例で、シャーシ１１の所定の部位には、上下２つの基板取り付け用のスペースが設けられ、各々のスペースに１枚ずつ基板１０ａ，１０ｂがシャーシ１１を間にしてネジ構造１３により取り付けられる。
　下部の基板１０ａには半導体パッケージ２０ａが取り付けられる。半導体パッケージ２０ａには、第１の実施形態で説明した半導体パッケージ２０が使用される。下部の基板１０ａと半導体パッケージ２０ａとは、従来方式のフリップチップ接合方法により、バンプなどの突起電極９で半田付け接合されている。半導体パッケージ２０ａは、一方のインターポーザ基板４上にミリ波帯通信可能な半導体チップ３０が設けられる。半導体チップ３０にはアンテナ構造３２が接続されている。インターポーザ基板４上の半導体チップ３０とアンテナ構造３２とは、モールド樹脂８で覆われている。
　上部の基板１０ｂには半導体パッケージ２０ｂが下向きに取り付けられる。半導体パッケージ２０ｂは半導体パッケージ２０ａに比べて１８０°姿勢を倒置して実装されている。半導体パッケージ２０ｂも、第１の実施形態で説明した半導体パッケージ２０が使用される。上部の基板１０ｂと半導体パッケージ２０ｂとは、同様にしてバンプなどの突起電極９により半田付け接合されている。この例で、半導体パッケージ２０ｂは、他方のインターポーザ基板４下にミリ波帯通信可能な半導体チップ３０が設けられる。半導体チップ３０には半導体パッケージ２０ａと同様にしてアンテナ構造３２が接続されている。インターポーザ基板４下の半導体チップ３０とアンテナ構造３２とは、モールド樹脂８で覆われている。
　このミリ波誘電体内伝送装置２００によれば、２つの半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの各々のアンテナ構造３２が対向するようにシャーシ１１に実装した積層構造を有している。半導体パッケージ２０ａのアンテナ構造３２は、そのインターポーザ基板４の半導体チップ３０上に設けられる。半導体パッケージ２０ｂのアンテナ構造３２は、そのインターポーザ基板４下の半導体チップ３０下に設けられる。各々のアンテナ構造３２には、パッチアンテナが使用される。この例では、各々のアンテナ構造３２は、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの表面に形成されるとともに、誘電体伝送路２１と直接接触するように配置される。このような積層構造を採ることで、アンテナ結合性能を向上できるようになる。この例で、下部の基板１０ａ上に実装された半導体パッケージ２０ａは、粘弾性素材１６を介して、シャーシ１１と密着するように固定される。粘弾性素材１６には、比誘電率ε４を有した粘弾性の樹脂が使用される。同様にして、上部の基板１０ｂ下に実装された半導体パッケージ２０ｂも粘弾性素材１６を介して、シャーシ１１と密着するように固定される。半導体パッケージ２０ａ，２０ｂを粘弾性素材１６で固定するようにしたのは、誘電体伝送路２１中に、なるべく、比誘電率ε１が異なる物質が介在しないようにするためである。
　半導体パッケージ２０ａと半導体パッケージ２０ｂとの間には、ミリ波信号伝送可能な誘電体伝送路２１が設けられ、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの各々のアンテナ構造３２が誘電体伝送路２１を介在して対向するように実装されている。シャーシ１１中で破線で示した内側部分が誘電体伝送路２１である。
　誘電体伝送路２１は、半導体パッケージ２０ａのアンテナ構造３２の上部と、半導体パッケージ２０ｂのアンテナ構造３２の下部とを整合する位置に配設されている。この例では、上下部のアンテナ構造３２を整合するシャーシ１１の部位には貫通部１１ａ（図５参照）が設けられている。この貫通部１１ａ内に誘電体素材２１’を充填することで、誘電体伝送路２１が設けられる。誘電体素材２１’には比誘電率ε１のガラスエポキシ樹脂などが使用される。
　このようにミリ波誘電体伝送装置２００を構成して、２つの半導体パッケージ２０ａ，２０ｂを動作させる。ミリ波の信号Ｓは、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂのアンテナ構造３２の間を電磁波Ｓ’となって、モールド樹脂８、粘弾性素材１６、シャーシ１１の内部の誘電体伝送路２１を介して伝送される。これにより、誘電体伝送路２１を構成するシャーシ１１の貫通部１１ａ内に設けられた誘電体素材２１’を介して、一方の半導体パッケージ２０ａと、他方の半導体パッケージ２０ｂとの間でミリ波の信号Ｓに基づく双方向の通信処理を実行できるようになる。しかも、図３９に示した従来方式の回路実装基板の構成にて使用されていた、コネクタ１４、ケーブル１５が不要となる。
　［ミリ波誘電体内伝送装置２００の組立例］
　続いて、図５を参照して、ミリ波誘電体内伝送装置２００の製造方法について説明する。この例で、図４に示したようなミリ波誘電体内伝送装置２００を製造する場合、まず、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂを形成する。半導体パッケージ２０ａは、一方のインターポーザ基板４上にミリ波帯通信可能な半導体チップ３０を設ける。その後、半導体チップ３０にアンテナ構造３２を接続する。更に、インターポーザ基板４上の半導体チップ３０とアンテナ構造３２とにモールド樹脂８を覆って絶縁する。これにより、ミリ波誘電体内伝送可能な半導体パッケージ２０ａを形成することができる（図３参照）。
　半導体パッケージ２０ｂは、他方（別）のインターポーザ基板４上にミリ波帯通信可能な半導体チップ３０を設ける。次に、半導体チップ３０にアンテナ構造３２を接続する。更に、インターポーザ基板４上の半導体チップ３０およびアンテナ構造３２とにモールド樹脂８を覆って絶縁する。これにより、ミリ波誘電体内伝送可能な半導体パッケージ２０ｂを形成することができる（図３参照）。
　次に、半導体パッケージ２０ａと半導体パッケージ２０ｂとの間にミリ波信号伝送可能な誘電体伝送路２１を形成する。この誘電体伝送路２１を形成する際に、金属製のシャーシ１１の所定の位置に、たとえば、円筒状の貫通部１１ａを形成する。その後、貫通部１１ａ内に誘電体素材２１’を充填する。たとえば、貫通部１１ａの一方の側に樹脂ストッパ用の部材を当てて、底付き状態となった貫通部１１ａの上方から誘電体素材２１’をスキージなどにより塗り込む。これにより、誘電体導波管が構成される。
　その後、半導体パッケージ２０ａのアンテナ構造３２と半導体パッケージ２０ｂのアンテナ構造３２とが誘電体伝送路２１を介在して対向するように２つの半導体パッケージ２０ａ，２０ｂをシャーシ１１に実装する。このとき、半導体パッケージ２０ａのアンテナ構造３２のアンテナ３９の中心と、半導体パッケージ２０ｂのアンテナ構造３２のアンテナ３９の中心とが一致するように位置合わせする。
　また、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂをシャーシ１１に実装する際に、半導体パッケージ２０ａの上面とシャーシ１１の下面との間に粘弾性素材１６ａを介して接着（密着固定）する。同様にして、半導体パッケージ２０ｂの下面とシャーシ１１の上面との間に粘弾性素材１６ｂを介して接着する。これにより、図４に示したミリ波誘電体内伝送装置２００が完成する。
　［ミリ波誘電体内伝送装置２００の内部構成例］
　図６を参照して、ミリ波誘電体内伝送装置２００の内部構成例について説明する。図６に示すミリ波誘電体内伝送装置２００は、半導体パッケージ２０ａ、誘電体伝送路２１および半導体パッケージ２０ｂを有して構成される。
　半導体パッケージ２０ａは、ＬＳＩ機能部２０１、信号生成部２０２およびアンテナ結合部２０３から構成される。ＬＳＩ機能部２０１の機能、信号生成部２０２およびアンテナ結合部２０３の内部構成は図２に示した通りである。ＬＳＩ機能部２０１と信号生成部２０２との間の電気的なインターフェース２０４は、従来の半導体チップ２において、パッド電極３が提供するデータ伝送用のインターフェースであり、電気的な配線により実現される。
　信号生成部２０２とアンテナ結合部２０３の間のミリ波のインターフェース２０５は、図２に示したアンテナ端子３１やマイクロストリップ線路３３が提供するミリ波伝送用のインターフェースである。信号生成部２０２は、インターフェース２０４によって与えられる入力（電気）信号Ｓinをミリ波の信号Ｓに変換する。また、ミリ波のインターフェース２０５によって与えられるミリ波の信号Ｓを出力（電気）信号Ｓoutに変換する。
　半導体パッケージ２０ｂは、ＬＳＩ機能部２０１’、信号生成部２０２’およびアンテナ結合部２０３’から構成される。ＬＳＩ機能部２０１’の機能、信号生成部２０２’およびアンテナ結合部２０３’の内部構成については、図２に示したＬＳＩ機能部２０１、信号生成部２０２およびアンテナ結合部２０３と同様なのでその説明を省略する。
　信号生成部２０２’とアンテナ結合部２０３’の間のミリ波のインターフェース２０５’は、図２に示したアンテナ端子３１やマイクロストリップ線路３３が提供するミリ波伝送用のインターフェースである。信号生成部２０２’は、インターフェース２０４’によって与えられる入力（電気）信号Ｓinをミリ波の信号Ｓに変換する。また、ミリ波のインターフェース２０５’によって与えられるミリ波の信号Ｓを出力（電気）信号Ｓoutに変換する。
　誘電体伝送路２１は、上述のアンテナ結合部２０３とアンテナ結合部２０３’との間の誘電体区間２０６によって構成される。アンテナ結合部２０３は、ミリ波の信号Ｓのインターフェース２０５によって与えられるミリ波の信号Ｓを誘電体伝送路２１に伝達する。これにより、誘電体区間２０６を介して他方のアンテナ結合部２０３’に効率良く伝送することができる。ここで効率が良いとは、所定のミリ波帯の周波数３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚにおいて、アンテナ結合部２０３－２０３’間の通過特性が高く、アンテナ結合部２０３，２０３’のそれぞれにおける反射特性が低いことをいう。
　［ミリ波誘電体内伝送装置２００の拡大構成例］
　図７を参照して、図４に示したミリ波誘電体内伝送装置２００の拡大構成例について説明する。図７に示すミリ波誘電体内伝送装置２００によれば、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの各々のアンテナ構造３２には、アンテナ３９としてパッチアンテナが使用される。半導体パッケージ２０ａにおいて、アンテナ３９は、半導体チップ３０上に積載されており、半導体チップ表面に形成されたアンテナ端子３１と直接、あるいはボンディングワイヤを介して接続される。アンテナ３９が半導体チップ３０の表面に構成されているので、誘電体伝送路２１と直接接触する構造を採ることができる。半導体パッケージ２０ｂも半導体パッケージ２０ａと同様に構成されている。
　図中、破線で示した円柱状部分は、誘電体伝送路２１である。ミリ波誘電体内伝送装置２００の積層構造によれば、２つの半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの各々のアンテナ構造３２が誘電体伝送路２１を介在して対向するようにシャーシ１１に実装されている。誘電体伝送路２１は、たとえば、各々のアンテナ構造３２が相互に見通せる範囲に納まるように配置（構築）される。
　半導体パッケージ２０ａでは、ミリ波の信号Ｓをアンテナ端子３１を介してアンテナ構造３２に伝達する。そのアンテナ構造３２は、ミリ波の信号Ｓをアンテナ３９を介して誘電体伝送路２１に輻射する。半導体パッケージ２０ｂでは、そのアンテナ構造３２が誘電体伝送路２１から電磁波Ｓ’を受信してアンテナ端子３１にミリ波の信号Ｓを伝達する。これにより、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂ間で誘電体伝送路２１を介在した通信処理を実行できるようになる。
　［シミュレーションモデル例］
　図８を参照して、ミリ波誘電体内伝送装置２００の通過特性および反射特性検証用のシミュレーションモデル例について説明する。図８に示すシミュレーションモデルは、図７に示したミリ波誘電体内伝送装置２００の構成例を採っている。表１は、シミュレーションモデルに設定するパラメータをまとめたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１において、ｌ１は、図８に示すシミュレーションモデルのモールド樹脂８の一辺の長さであり、当該シミュレーションモデルでは、ｌ１＝１０ｍｍが設定される。ｔ１は、モールド樹脂８の厚みであり、当該モデルではｔ１＝０．８ｍｍが設定される。ε１は、モールド樹脂８の比誘電率であり、同様にε１＝４が設定される。 tanδ１は、モールド樹脂８の誘電正接であり、当該モデルでは tanδ１＝０．０１が設定される。
　また、ｌ２は、同図に示すアンテナ３９（パッチアンテナ）の一辺の長さであり、当該モデルではｌ２＝１．１ｍｍが設定される。ｌ３は、マイクロストリップ線路３３の長さであり、当該モデルではｌ３＝１ｍｍが設定される。ｗ１は、マイクロストリップ線路３３の幅であり、当該モデルではｗ１＝０．０３ｍｍが設定される。ｔ２は、マイクロストリップ線路３３の誘電体の厚みであり、当該モデルではｔ２＝０．１ｍｍが設定される。ｔ３は、マイクロストリップ線路３３の厚みであり、当該モデルではｔ３＝０．０１８ｍｍが設定される。ε２は、同図に示すインターポーザ基板４の比誘電率であり、当該モデルではε２＝３．５が設定される。 tanδ２は、インターポーザ基板４の誘電正接であり、当該モデルでは tanδ２＝０．０１が設定される。
　Ｚは、同図に示すアンテナ端子３１のインピーダンスであり、当該モデルではＺ＝１０８Ωが設定される。φは、同図に示す誘電体伝送路２１の口径であり、当該モデルではφ＝２．７５ｍｍが設定される。ｌ４は、誘電体伝送路２１の長さであり、当該モデルではｌ４＝４．８ｍｍが設定される。ε３は、誘電体伝送路２１（誘電体素材２１’）の比誘電率であり、当該モデルではε３＝４．０が設定される。 tanδ３は、誘電体伝送路２１の誘電正接であり、当該モデルでは tanδ３＝０．０１が設定される。
　ｔ４は、同図に示す粘弾性素材の厚みであり、当該モデルではｔ４＝０．１３ｍｍが設定される。ε４は、粘弾性素材の比誘電率であり、当該モデルではε４＝４．０が設定される。 tanδ４は、粘弾性素材１６の誘電正接であり、当該モデルでは tanδ４＝０．０１が設定される。なお、同図に示す上下の半導体パッケージ２０ａ，２０ｂには同一のパラメータが与えられる。
　［シミュレーション特性例］
　図９を参照して、ミリ波誘電体内伝送装置２００のシミュレーション特性例について説明する。図９に示すシミュレーション特性例によれば、図８に示したミリ波誘電体内伝送装置２００のシミュレーションモデルに与えられるアンテナ端子３１間の通過特性例および反射特性例を示している。
　図９において、縦軸は通過特性Ｓ（２，１）ｄＢと反射特性Ｓ（１，１）ｄＢである。横軸は搬送周波数ｆ（ＧＨｚ）であり、目盛りは５ＧＨｚ単位である。図中、破線に示すＩａは、通過特性例を示すものである。通過特性例Ｉａは、誘電体伝送路２１を粘弾性素材１６ａ，１６ｂおよび誘電体素材２１’により構成し、上下の半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの各々のアンテナ結合部２０３，２０３’をマイクロストリップ線路３３およびアンテナ３９により構成した場合である。
　この通過特性Ｓ（２，１）ｄＢでは、搬送周波数ｆを４０ＧＨｚから８０ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合である。アンテナ端子３１間の通過特性Ｓ（２，１）ｄＢによれば、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’は、半導体パッケージ２０ａのアンテナ端子３１から輻射する。電磁波Ｓ’は、誘電正接が tanδ１＝０．０１のモールド樹脂８から、誘電正接が
tanδ４＝０．０１の粘弾性素材１６ａを通過する。そして、電磁波Ｓ’は誘電正接が tanδ３＝０．０１の誘電体素材２１’の誘電体伝送路２１へ伝送される。
　さらに、電磁波Ｓ’は半導体パッケージ２０ｂの誘電正接が tanδ４＝０．０１の粘弾性素材１６ｂを通過し、誘電正接が tanδ１＝０．０１のモールド樹脂８に伝搬する。そして、半導体パッケージ２０ｂのアンテナ端子３１に至る通過特性をシミュレーションモデルで検証した。この場合のアンテナ端子３１間の通過特性例Ｉａを周波数特性図に示している。
　このシミュレーション結果によれば、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’は、アンテナ端子３１間において、搬送周波数ｆ＝５９ＧＨｚ付近で、約－２．１ｄＢだけ減衰していることが明確になった。換言すると、通過損失は、搬送周波数ｆが５９ＧＨｚ付近で約２．１ｄＢと最も少なくなっている。
　また、図中、実線に示すIIａはアンテナ端子３１間の反射特性例を示すものである。この反射特性Ｓ（１，１）ｄＢは、搬送周波数を４０ＧＨｚから８０ＧＨｚに至り、１ＧＨｚずつ増加した場合である。アンテナ端子３１間の反射特性Ｓ（１，１）ｄＢによれば、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’は、半導体パッケージ２０ａのアンテナ端子３１から輻射する。電磁波Ｓ’は、誘電正接が tanδ１＝０．０１のモールド樹脂８から、誘電正接が
tanδ４＝０．０１の粘弾性素材１６ａを通過する。そして、電磁波Ｓ’は誘電正接が tanδ３＝０．０１の誘電体素材２１’の誘電体伝送路２１へ伝送される。
　さらに、電磁波Ｓ’は半導体パッケージ２０ｂの誘電正接が tanδ４＝０．０１の粘弾性素材１６ｂを通過し、誘電正接が tanδ１＝０．０１のモールド樹脂８に伝搬する。そして、半導体パッケージ２０ｂのアンテナ端子３１に至り反射する特性をシミュレーションモデルで検証した。この場合のアンテナ端子３１間の反射特性例IIａを周波数特性図に示している。
　このシミュレーション結果によれば、ミリ波の信号Ｓに基づく電磁波Ｓ’は、アンテナ端子３１間において、搬送周波数ｆ＝５９ＧＨｚ付近で、約－２２ｄＢ反射することが示されている。換言すると、反射損失は、搬送周波数ｆが５９ＧＨｚ付近で約－２２ｄＢと最も少なくなっている。
　このように、第２の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送装置２００によれば、ミリ波帯通信可能な半導体チップ３０を有する半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの各々のアンテナ構造３２が誘電体伝送路２１を介在して対向するように配置されるものである。
　したがって、半導体パッケージ２０ａと半導体パッケージ２０ｂとの間に設けられた誘電体伝送路２１を介して、半導体パッケージ２０ａから半導体パッケージ２０ｂへミリ波の信号Ｓを伝送できるようになる。各々の半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの半導体チップ３０およびアンテナ構造３２を覆うモールド樹脂８もミリ波誘電体内伝送路を構成するようになるので、半導体パッケージ２０ａの実装面積を縮小化できるようになる。しかも、半導体パッケージ２０ａから半導体パッケージ２０ｂへの伝送能力を維持しつつ、下部の基板１０ａ上の半導体パッケージ２０ａへの配線および、上部の基板１０ｂ下の半導体パッケージ２０ｂへの配線の数を削減する構成を提供できるようになる。
　また、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂとシャーシ１１との間に配置された粘弾性素材１６が当該半導体パッケージ２０ａ，２０ｂと誘電体伝送路２１との密着性を高めるようになる。シャーシ１１の内部に形成された誘電体伝送路２１が半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの表面間を密着するように配置されるので、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂを実装した基板１０を固定するシャーシ１１の構造を兼用できるようになる。
　しかも、シャーシ１１の表裏に密着する半導体パッケージ２０ａ，２０ｂ間でミリ波の信号Ｓを伝送できるようになる。また、シャーシ１１が誘電体伝送路２１の一部を兼用するので、電子機器の構成を簡素化できるようになる。これにより、端子数が多いコネクタおよびプリント配線シートケーブルに依存することなく、一方向または双方向にミリ波の信号Ｓを伝送可能とするミリ波誘電体伝送装置２００を容易に構築できるようになった。
　＜第３の実施形態＞
　［ミリ波誘電体内伝送装置３００の構成例］
　図１０を参照して、第３の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送装置３００の構成例について説明する。この実施形態では、第２の実施形態で半導体パッケージ２０ａ，２０ｂ間に設けられていたシャーシ１１が省略され、誘電体伝送路２１がモールド樹脂８および粘弾性素材１６のみから構成されるものである。
　図１０に示すミリ波誘電体内伝送装置３００によれば、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂとを接合する部分に粘弾性素材１６が設けられ、粘弾性素材１６は放熱機能を有するともに、ミリ波帯通信可能な誘電体伝送路２１を構成する。粘弾性素材１６には、ミリ波帯通信可能な誘電体素材２１’が使用される。この例では、図４に示したミリ波誘電体内伝送装置２００からシャーシ１１が省略されている。半導体パッケージ２０ａ，２０ｂ間を粘弾性素材１６のみを介して伝送する形態である。
　下部の実装用の基板１０ａには半導体パッケージ２０ａが取り付けられる。半導体パッケージ２０ａには、第１の実施形態で説明した半導体パッケージ２０が使用される。下部の基板１０ａと半導体パッケージ２０ａとは、従来方式のフリップチップ接合方法により、バンプなどの突起電極９で半田付け接合されている。半導体パッケージ２０ａは、一方のインターポーザ基板４上にミリ波帯通信可能な半導体チップ３０が設けられる。半導体チップ３０にはアンテナ構造３２が接続されている。インターポーザ基板４上の半導体チップ３０とアンテナ構造３２とは、モールド樹脂８で覆われている。
　上部の実装用の基板１０ｂには、半導体パッケージ２０ｂが下向きに取り付けられる。半導体パッケージ２０ｂは半導体パッケージ２０ａに比べて１８０°姿勢を倒置して実装されている。半導体パッケージ２０ｂも、第１の実施形態で説明した半導体パッケージ２０が使用される。上部の基板１０ｂと半導体パッケージ２０ｂとは、同様にしてバンプなどの突起電極９により半田付け接合されている。この例で、半導体パッケージ２０ｂは、他方のインターポーザ基板４下にミリ波帯通信可能な半導体チップ３０が設けられる。半導体チップ３０には半導体パッケージ２０ａと同様にしてアンテナ構造３２が接続されている。インターポーザ基板４下の半導体チップ３０とアンテナ構造３２とは、モールド樹脂８で覆われている。
　実装用の下部の基板１０ａ、上部の基板１０ｂは、支柱７０に取り付けられる。各々の基板１０ａ，１０ｂは、たとえば、ネジ構造１３によって支柱７０に固定される。支柱７０には棒状の金属部材が使用される。この例で、支柱７０の両端には雌ネジが設けられる。この例でも、図示せずも、ミリ波の信号Ｓは、アンテナ構造３２間をモールド樹脂８および粘弾性素材１６から成る誘電体伝送路を介して伝送するようになる。
　このように、第３の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送装置３００によれば、図４に示したシャーシ１１が省略され、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂとの間に粘弾性素材１６を備えるものである。
　この構造によって、半導体パッケージ２０ａと半導体パッケージ２０ｂとの密着性を高めることができるので、アンテナ結合性能の向上と、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂの放熱効果とを両立させることができる。
　しかも、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂ間で誘電体伝送路２１を成す粘弾性素材１６が放熱材を兼用するので、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂで生じた熱を発散できるようになる。また、２つの半導体パッケージ２０ａ，２０ｂ間で誘電体伝送路２１を成す粘弾性素材１６を介してミリ波の信号Ｓの伝送を行なうことができる。
　＜第４の実施形態＞
　［半導体パッケージ２０ｃの構成例］
　続いて、図１１を参照しながら第４の実施形態としての半導体パッケージ２０ｃの構成例について説明する。この例で、アンテナ構造３２’がインターポーザ基板４の半導体チップ３０に並設される。アンテナ構造３２’を有する半導体パッケージ２０ｃがパッケージ・オン・パッケージ構造（Package-On-Package：以下ＰＯＰ構造という）のミリ波誘電体内伝送装置４００の構造を提供するようになる。
　図１１に示す半導体パッケージ２０ｃは、インターポーザ基板４、モールド樹脂８、ミリ波帯通信可能な半導体チップ３０およびアンテナ構造３２’を有して構成される。半導体チップ３０はミリ波帯で通信処理するものである。半導体チップ３０には、図２に示したようなＬＳＩ機能部２０１および信号生成部２０２とを一体化したシステムＬＳＩが使用される（図２参照）。
　アンテナ構造３２’は、インターポーザ基板４上で半導体チップ３０に並設される。他の実施形態と比べると、半導体パッケージ２０ｃ内におけるアンテナ構造３２’の配設位置が異なっている。この例で、半導体チップ３０のアンテナ端子３１の右側には、マイクロストリップ線路３３およびアンテナ３９とがパターン形成されている。アンテナ３９にはパッチアンテナが使用される。アンテナ端子３１は、たとえば、半導体チップ３０の背面に形成され、このアンテナ端子３１にマイクロストリップ線路３３が配線（接続）される。このような形成方法を採ると、アンテナ端子３１とアンテナ３９間でのミリ波の信号Ｓを効率よく伝送できるようになる。
　［半導体パッケージ２０ｃの形成例］
　続いて、図１２Ａ～図１２Ｄを参照しながらＰＯＰ構造のミリ波誘電体内伝送装置４００を構成する半導体パッケージ２０ｃの形成例について説明する。この例では、図１１に示したような半導体パッケージ２０ｃを形成する場合、まず、図１２Ａに示すインターポーザ基板４上にミリ波帯通信可能な半導体チップ３０およびアンテナ構造３２’を形成する。
　インターポーザ基板４上への半導体チップ３０の実装方法は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。インターポーザ基板４上にアンテナ構造３２’を形成する場合に、アンテナ３９は、図１２Ｂに示すように半導体チップ３０に並べて形成する。たとえば、アンテナ３９は、半導体チップ３０に並べてインターポーザ基板４上のアンテナ端子３１からマイクロストリップ線路３３を形成し、このマイクロストリップ線路３３の先端に形成する。
　アンテナ３９には、ミリ波の信号Ｓの波長λに基づく所定の長さ、たとえば、１辺が６００μｍ程度を有したパッチアンテナが採用される。なお、アンテナ端子３１は、半導体チップ３０の内部に実装されたアンテナ切り替え部３８（図２参照）の出力点から予め引き出して置く。アンテナ構造３２’は、インターポーザ基板４上の半導体チップ３０のアンテナ端子３１、マイクロストリップ線路３３およびアンテナ３９によって構成される。
　その後、図１２Ｃに示すようにインターポーザ基板４上の半導体チップ３０およびアンテナ構造３２’にモールド樹脂８を覆って絶縁する。モールド樹脂８には、第１の実施形態で説明したエポキシ系の樹脂を使用する。そして、図１２Ｄに示すようにインターポーザ基板４下にフリップチップボンディング用のバンプなどの突起電極９を形成する。これにより、ＰＯＰ構造のミリ波誘電体内伝送装置４００を構成する半導体パッケージ２０ｃが完成する。
　［ミリ波誘電体内伝送装置４００の構成例］
　図１３を参照して、ＰＯＰ構造のミリ波誘電体内伝送装置４００の構成例について説明する。図１３に示すミリ波誘電体内伝送装置４００は、図１１に示した半導体パッケージ２０ｃを２段以上積み重ねた構造とする。当該ミリ波誘電体内伝送装置４００は、２個の半導体パッケージ２０ｃ，２０ｄ間を突起電極９で接続して、ＰＯＰ構造のミリ波誘電体内伝送装置４００を構成するようにしたものである。換言すると、ミリ波誘電体内伝送装置４００は、複数の半導体パッケージ２０ｃ，２０ｄなどを実装用の基板１０上に一体化したものである。半導体パッケージ２０ｃ，２０ｄの内部構成例については図２を参照されたい。
　すなわち、半導体チップ３０とアンテナ構造３２’とをモールド樹脂８によって封止した半導体パッケージ２０ｃ，２０ｄは、突起電極９（半田ボール）によって接合され、積層構造の半導体パッケージ８０を構成する。
　下段の半導体パッケージ２０ｃの表面と上段の半導体パッケージ２０ｄのインターポーザ基板４との間には、放熱ならびに密着性向上のための粘弾性素材１６が配置される。粘弾性素材１６には、比誘電率ε４を有した粘弾性の樹脂が使用される。ミリ波の信号Ｓは、半導体パッケージ２０ｃのモールド樹脂８、粘弾性素材１６、半導体パッケージ２０ｄのインターポーザ基板４の各誘電体を介して伝送される。
　これにより、従来型のＰＯＰ構造の半導体パッケージに比べて、上段および下段の半導体パッケージ２０ｃ，２０ｄの各々のインターポーザ基板４の突起電極９に配線される端子電極パターンを削減できるようになった。
　［ミリ波誘電体内伝送装置４００の組立例］
　続いて、図１４を参照しながら、ＰＯＰ構造のミリ波誘電体内伝送装置４００の組立例について説明する。この例では、図１３に示した積層構造のミリ波誘電体内伝送装置４００を組み立てる場合を前提とする。
　まず、半導体パッケージ２０ｃ，２０ｄを準備し、半導体パッケージ２０ｃを実装用の基板１０上に実装する。基板１０には、突起電極接合用の端子電極パターン１０ｃを有したものを準備するとよい。基板１０の端子電極パターン１０ｃと、半導体パッケージ２０ｃの突起電極９とを半田接合することで実装する。これにより、実装用の基板１０上に半導体パッケージ２０ｃを実装することができる。
　半導体パッケージ２０ｄには、モールド樹脂８の上面がメサ形状を有したものを準備するとよい。半導体パッケージ２０ｄの上面メサ形状は、射出金型のキャビティに四方に斜面を有する凹部を形成し、この金型を使用して、モールド樹脂８の上部四方に斜面を形成することで得られる。
　次に、半導体パッケージ２０ｃ上に半導体パッケージ２０ｄを実装する。このとき、半導体パッケージ２０ｃの表面（上面）のモールド樹脂８と、半導体パッケージ２０ｄの裏面（下面）のインターポーザ基板４との間に粘弾性素材１６を挿入する。粘弾性素材１６には、比誘電率ε４を有した粘弾性のエポキシ樹脂などが使用される。このとき、半導体パッケージ２０ｃのアンテナ構造３２’と半導体パッケージ２０ｄのアンテナ構造３２’とを整合するように重ね合わせる。誘電体伝送路２１は、半導体パッケージ２０ｃのモールド樹脂８と、粘弾性素材１６と、半導体パッケージ２０ｄのインターポーザ基板４によって構成される。これにより、図１３に示したようなＰＯＰ構造のミリ波誘電体内伝送装置４００が完成する。
　このように第４の実施形態としてのＰＯＰ構造のミリ波誘電体内伝送装置４００によれば、半導体パッケージ２０ｄの半導体チップ３０が半導体パッケージ２０ｃの半導体チップ３０の上方に実装されるパッケージ・オン・パッケージ構造を有する。したがって、半導体パッケージ２０ｃおよび２０ｄを積層し接合した一体型のミリ波誘電体内伝送装置４００を提供できるようになる。
　また、異なる基板１０上の２つの半導体パッケージ２０ｃ，２０ｄ間を誘電体伝送路２１で結合し、この誘電体伝送路２１を介してミリ波の信号Ｓの伝送を行なうようになされるので、端子数の多いコネクタ、ケーブルの削減が可能になる。
　＜第５の実施形態＞
　［ミリ波誘電体内伝送装置５００の構成例］
　続いて、図１５を参照しながら、第５の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送装置５００の構成例について説明する。第５の実施形態は、水平方向にズレて配置されている複数の半導体パッケージ２０間のデータ転送をミリ波で行なう点に特徴がある。図示した例では、半導体チップ３０を各々有する２つの半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆが同一の実装用の基板１０に並設して実装され、領域画定用のシャーシ１１内に形成された誘電体伝送路２１を介して通信処理を実行できるようにした。半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆの内部構成例については図２を参照されたい。
　図１５に示すミリ波誘電体内伝送装置５００によれば、誘電体伝送路２１がシャーシ１１に設けられる。シャーシ１１にはたとえば、厚み１ｍｍ程度の金属平板が使用され、誘電体伝送路２１は基板面に沿って設けられる。この例で、誘電体伝送路２１は、シャーシ１１に設けられた領域画定用の貫通部１１ｂ（または溝部）に所定の誘電体素材２１’を充填して構成されている。誘電体素材２１’には、比誘電率ε１のガラスエポキシ樹脂などが使用される。この構造によって導波管構造に類似した誘電体伝送路２１を構成できるようになる。
　ミリ波誘電体内伝送装置５００によれば、シャーシ１１内の誘電体伝送路２１において、各々のアンテナ構造３２が対向する半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆの間で、誘電体伝送路２１を介したミリ波の信号Ｓを伝送する。アンテナ構造３２は、半導体チップ３０を封止するモールド樹脂８の表面に引き出される。アンテナ構造３２にはロッドアンテナが備えられる。アンテナ端子３１は、たとえば、半導体チップ３０の上部から特性インピーダンスが約１０８Ωとなる同軸構造３３’の伝送線路により引き出せばよい。この伝送線路の先端にロッドアンテナを設ければよい。
　なお、シャーシ１１内の誘電体伝送路２１の送信側と受信側に反射器を各々実装できる場合には、アンテナ構造３２にパッチアンテナを使用してもよい。その際に、一方の半導体パッケージ２０ｅのパッチアンテナから輻射した電磁波がシャーシ１１の厚み方向に進行する。その後、送信側の反射器で反射して、電磁波がシャーシ１１の平面方向に進行し、更に、受信側の反射器で反射して、他方の半導体パッケージ２０ｆのパッチアンテナに至るようになる。
　［ミリ波誘電体内伝送装置５００の形成例］
　続いて、図１６～図１８を参照して、ミリ波誘電体内伝送装置５００の形成例について説明する。図１６Ａは、基板１０における端子電極５の形成例を示す平面図であり、図１６Ｂは、図１６Ａに示した基板１０のＸ１－Ｘ１矢視断面図である。この例では、実装用の基板１０と、シャーシ１１と、２つの半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆとを用いて、図１５に示したミリ波誘電体内伝送装置５００を組み立てる場合を前提とする。
　一方で、図１６Ａに示す半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆを並設するための実装用の基板１０を形成する。半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆには半導体チップ３０およびアンテナ構造３２を各々有したものを使用する。まず、図１６Ｂに示すように基板１０に複数の端子電極パターン１０ｃを形成する。端子電極パターン１０ｃは、半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆの突起電極９を接合するもので、基板１０を銅箔基板で形成する場合、たとえば、レジスト膜をマスクにして銅箔をパターニングすることにより形成する。
　図１７Ａは、シャーシ１１における誘電体伝送路２１の形成例を示す平面図であり、図１７Ｂは、図１７Ａに示した基板１０のＸ２－Ｘ２矢視断面図である。他方で、図１７Ａに示す実装用の基板１０を実装するシャーシ１１を準備する。シャーシ１１には、たとえば、図１７Ｂに示すような厚みｔ０＝１ｍｍ程度の金属平板を使用する。次に、シャーシ１１に誘電体伝送路２１を形成する。
　その際、シャーシ１１の所定の位置に領域画定用の貫通部１１ｂ（または溝部）を形成する。貫通部１１ｂはシャーシ１１の表面に沿って設け、半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆの実装領域の間を結ぶように加工するとよい。その後、図１７Ｂに示す貫通部１１ｂ内に所定の誘電体素材２１’を充填する。誘電体素材２１’には、比誘電率ε１のガラスエポキシ樹脂などを使用するとよい。これにより、図１７Ｃに示すような誘電体伝送路２１を有したシャーシ１１が得られる。
　次に、図１８Ａに示すように半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆを実装用の基板１０に実装する。実装方法については、図４を参照されたい。そして、図１８Ｂに示すような実装用の基板１０に実装された半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆを図１７Ｃに示したシャーシ１１に実装する。その際に、半導体パッケージ２０ｅのアンテナ３９と、半導体パッケージ２０ｆのアンテナ３９とが誘電体伝送路２１内に埋没するように取り付ける。このとき、粘弾性素材１６を半導体パッケージ２０ｅのモールド樹脂８とシャーシ１１との間、および、半導体パッケージ２０ｆのモールド樹脂８とシャーシ１１との間の各々に挿入するようにしてもよい。
　なお、シャーシ１１内の誘電体伝送路２１の送信側と受信側に、たとえば、便宜上、図１８Ｂから誘電体素材２１’を取り去った図中、破線に示す位置に反射器９ａ，９ｂを各々実装する場合には、半導体チップ３０上にパッチアンテナを有したアンテナ構造３２と採ることができる。その際の誘電体伝送路２１にはモールド樹脂８が含まれる。誘電体伝送路２１の全体の経路は反射器９ａ．９ｂを含めて凹状になる。これにより、図１５に示したようなシャーシ１１に２つの半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆを並設したミリ波誘電体内伝送装置５００を形成できるようになる。
　このように第５の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送システム５００によれば、半導体チップ３０を各々有する２つの半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆが同一の実装用の基板１０に並設して実装される。また、領域画定用のシャーシ１１内には誘電体伝送路２１が設けられるものである。
　したがって、同一の実装用の基板１０に並設して実装された２つの半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆ間で、シャーシ１１内に設けられた誘電体伝送路２１を介してミリ波の信号Ｓを用いた通信処理を実行できるようになる。しかも、シャーシ１１の内部に形成された誘電体伝送路２１が２つの半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆの間を密着するように配置されるので、半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆを実装した基板１０を固定するシャーシ１１の構造を兼用できるようになる。また、シャーシ１１が誘電体伝送路２１を兼用するので、電子機器の構成が簡素化される。
　＜第６の実施形態＞
　［ミリ波誘電体内伝送システム６００の構成例］
　続いて、図１９Ａおよび図１９Ｂを参照して、第６の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送システム６００の構成例について説明する。図１９Ａに示すミリ波誘電体内伝送システム６００は、２つの電子機器６０１，６０２の各々に、ミリ波誘電体内伝送可能な半導体パッケージ２０ｇなどが実装される。当該システム６００では、図１９Ｂに示すように２つの電子機器６０１，６０２の所定部位を接触させてミリ波の信号Ｓを伝送するようになされる。
　電子機器６０１にはミリ波誘電体内伝送可能な第１の半導体パッケージ２０ｇが実装される。半導体パッケージ２０ｇは、ミリ波帯通信可能な半導体チップ３０、アンテナ構造３２および凸状の誘電体伝送路２１を有して構成される。半導体パッケージ２０ｇにおいて、半導体チップ３０は、一方のインポーザ基板４上に設けられる。アンテナ構造３２は、半導体チップ３０に接続されている。モールド樹脂８はインポーザ基板４上の半導体チップ３０とアンテナ構造３２とを覆うようになされる。
　電子機器６０１の凸状の誘電体伝送路２１は、実装用の基板１０、凸状の突出部材１７および誘電体素材２１’を有して構成される。実装用の基板１０は、電子機器６０１の筐体１２ａを兼用する部材であってもよい。突出部材１７は金属でも樹脂でもよい。基板１０および突出部材１７には誘電体伝送路２１を画定する開孔部１８が設けられる。この開孔部１８は、アンテナ構造３２を包含する位置に設けられる。開孔部１８内には所定の誘電体素材２１’が充填されている。誘電体素材２１’には、比誘電率ε１のガラスエポキシ樹脂などが使用される。
　電子機器６０２には、ミリ波誘電体内伝送可能な第２の半導体パッケージ２０ｈが実装される。半導体パッケージ２０ｈは、ミリ波帯通信可能な半導体チップ３０、アンテナ構造３２および凹状の誘電体伝送路２１を有して構成される。半導体パッケージ２０ｈは、凹状の誘電体伝送路２１を除いて半導体パッケージ２０ｇと同様にして構成される。半導体パッケージ２０ｇ，２０ｈの内部構成例については図２を参照されたい。
　電子機器６０２の凹状の誘電体伝送路２１は、実装用の基板１０、凹状を有した筐体１２ｂおよび誘電体素材２１’を有して構成される。実装用の基板１０は、電子機器６０１の筐体１２ｂに取り付けられる。筐体１２ｂは金属でも樹脂でもよい。基板１０には誘電体伝送路２１を画定する開孔部１８が設けられる。この開孔部１８は、アンテナ構造３２を包含する位置に設けられる。開孔部１８内には所定の誘電体素材２１’が充填されている。誘電体素材２１’には、比誘電率ε１のガラスエポキシ樹脂などが使用される。
　この例では、図１９Ｂに示すように、電子機器６０１の凸状の誘電体伝送路２１を電子機器６０２の凹状の誘電体伝送路２１に嵌め込んで使用される。これにより、半導体パッケージ２０ｇと半導体パッケージ２０ｈとの間にミリ波信号伝送可能な誘電体伝送路２１が構築される。半導体パッケージ２０ｇ，２０ｈの各々のアンテナ構造３２が誘電体伝送路２１を介在して対向するように合体される。
　ミリ波誘電体内伝送システム６００では、通常、２つの電子機器６０１，６０２は分離している。電子機器６０１は、たとえば、携帯可能なバッテリー駆動機器であり、電子機器６０２は、たとえば、据え置き型のバッテリー充電器や、ベース・ステーションなどである。このシステム６００では、電子機器６０１のバッテリーを充電するときや、電子機器６０１から電子機器６０２へデータを転送するときに、２つの電子機器６０１，６０２を合体して使用するようになされる。
　この例で、電子機器６０１，６０２に関しては次のような組み合わせが考えられる。ｉ．一方の電子機器６０１が、携帯電話機やデジタルカメラ、ビデオカメラ、ゲーム機、リモートコントローラ、髭剃り器などのバッテリー駆動機器である場合、他方の電子機器６０２は、そのバッテリー充電器や、画像処理などを行なうベース・ステーションなどとなるものである。
　ii．一方の電子機器６０１が、ｉ．に比べて比較的薄いＩＣカードのような外観を有している場合、電子機器６０２はそのカード読取書込み装置などである。フェリカ・カード（Ｒ）のような使用態様が実現できる。もちろん、上述した電子機器６０１，６０２の組み合わせは、その一例に過ぎない。
　［電子機器６０１，６０２の形成例］
　次に、図２０Ａおよび図２０Ｂ、並びに図２１Ａおよび図２１Ｂを参照して、ミリ波誘電体内伝送システム６００に使用される電子機器６０１，６０２の製造方法について説明する。この実施形態では、何れ電子機器６０１，６０２に適用する場合も、半導体パッケージ２０ｇ，２０ｈをそれらの筐体１２ａなどの内壁面側に実装する場合を例に挙げる。
　まず、図２０Ａに示すミリ波誘電体内伝送可能な半導体パッケージ２０ｇと基板１０を兼用する筐体１２ａを準備して、電子機器６０１を製造する。この例では、図２０Ａに示す半導体パッケージ２０ｇを筐体１２ａに実装する。半導体パッケージ２０ｇには、ミリ波帯通信可能な半導体チップ３０、アンテナ構造３２および凸状の誘電体伝送路２１を有したものを使用する。
　半導体パッケージ２０ｇにおいて、一方のインポーザ基板４上に半導体チップ３０を設ける。アンテナ構造３２は、半導体チップ３０が実装されたインポーザ基板４下の端子に設ける。アンテナ構造３２は、半導体チップ３０に接続される。モールド樹脂８はインポーザ基板４上の半導体チップ３０とアンテナ構造３２とを覆うように形成する。インポーザ基板４下の端子にフリップチップ接合用の突出電極９を形成する。
　筐体１２ａは、電子機器６０１がたとえば、携帯電話機である場合、当該携帯電話機の外装ケースである。通常、基板１０では、半導体パッケージ実装面に、フリップチップ接合用のパッド電極が形成されるので、筐体１２ａが基板１０を兼用する場合、当該筐体１２ａの半導体パッケージ実装面には、フリップチップ接合用のパッド電極を形成して置く必要がある。もちろん、半導体パッケージ２０ｇを実装した基板１０を筐体１２ａの所定の位置に取り付ける方法であってもよい。
　この例で、凸状の誘電体伝送路２１は実装用の筐体１２ａおよび凸状の突出部材１７を接合して形成する。もちろん、筐体１２ａおよび突出部材１７に開孔部１８を開口して誘電体伝送路２１を画定する。この開孔部１８は、アンテナ構造３２を包含する位置に設けることが好ましい。突出部材１７には金属部材でも樹脂部材でもよい。開孔部１８内には所定の誘電体素材２１’を充填するようになされる。誘電体素材２１’には、比誘電率ε１のガラスエポキシ樹脂などを使用する。これにより、電子機器６０１側の凸状の誘電体伝送路２１を形成することができる。
　上述のミリ波誘電体内伝送可能な半導体パッケージ２０ｇと凸状の誘電体伝送路付きの筐体１２ａが準備できたら、図２０Ｂに示すように半導体パッケージ２０ｇと筐体１２ａとを接合する。このとき、突出部材１７が筐体１２ａの外側に位置し、半導体パッケージ２０ｇが筐体１２ａの内側壁面に位置するように合わせて、半導体パッケージ２０ｇを筐体１２ａに接合する。
　また、インポーザ基板４下の端子に形成された突出電極９を使用してフリップチップ接合する。たとえば、基板１０を兼用する筐体１２ａの半導体パッケージ実装面に予め設けたフリップチップ接合用のパッド電極とインポーザ基板４下の端子に形成された突出電極９とを半田接合する。これにより、ミリ波誘電体内伝送システム６００で使用可能な電子機器６０１が完成する。
　次に、図２１Ａに示すミリ波誘電体内伝送可能な半導体パッケージ２０ｈ、基板１０および筐体１２ｂを準備して、電子機器６０２を製造する。この例では、図２１Ａに示す半導体パッケージ２０ｈを先に基板１０に実装し、これを筐体１２ｂに取り付ける。基板１０には、半導体パッケージ実装面に、フリップチップ接合用のパッド電極を形成したものを使用する。半導体パッケージ２０ｈは、インポーザ基板４下の端子に形成された突出電極９を使用してフリップチップ接合する。たとえば、基板１０の半導体パッケージ実装面に予め設けたフリップチップ接合用のパッド電極とインポーザ基板４下の端子に形成された突出電極９とを半田接合する。
　この例では、半導体パッケージ２０ｈを実装した基板１０を筐体１２ｂの所定の位置に開口された窓部１２ｃを塞ぐように取り付ける方法を採る。また、半導体パッケージ２０ｈには、ミリ波帯通信可能な半導体チップ３０、アンテナ構造３２および凹状の誘電体伝送路２１を有した半導体パッケージ２０ｇと同様なものを使用する。半導体パッケージ２０ｈの形成例については、半導体パッケージ２０ｇと同様なので、その説明を省略する。
　この例で、凹状の誘電体伝送路２１は基板１０に開孔部１８を開口して画定される誘電体伝送路２１と、筐体１２ｂの窓部１２ｃとにより形成する。この開孔部１８は、アンテナ構造３２を包含する位置に設けることが好ましい。開孔部１８内には所定の誘電体素材２１’を充填するようになされる。誘電体素材２１’には、比誘電率ε１のガラスエポキシ樹脂などを使用する。
　なお、基板１０に誘電体素材２１’と同等の絶縁部材を使用する場合は、開孔部１８を省略してもよい。強いて誘電体伝送路２１を画定する場合には、半導体パッケージ２０ｇのアンテナ構造３２のほぼ中心が、導電性の円筒部材の中心に位置するように、基板１０の厚み方向に当該円筒部材を埋設するとよい。円筒部材の内側の絶縁部材が誘電体伝送路２１を形成するようになる。これにより、電子機器６０２側の凹状の誘電体伝送路２１を形成することができる。
　図２１Ｂに示す筐体１２ｂは、電子機器６０２がたとえば、携帯電話機のバッテリーを充電する充電器である場合、当該充電器の外装ケースである。筐体１２ｂには所定の位置に窓部１２ｃを開口したものを使用する。窓部１２ｃは、図１９Ａに示した電子機器６０１の突出部材１７を嵌合する部分となる。
　上述のミリ波誘電体内伝送可能な半導体パッケージ２０ｈを実装した凹状の誘電体伝送路付きの基板１０と、窓部１２ｃを有する筐体１２ｂとが準備される。これらの準備ができたら、図２１Ｂに示すように半導体パッケージ２０ｈおよび凹状の誘電体伝送路付き基板１０を筐体１２ｂの窓部１２ｃに取り付ける。
　この例では、電子機器６０１の突出部材１７が筐体１２ｂの窓部１２ｃに嵌合されたとき、電子機器６０１の半導体パッケージ２０ｇのアンテナ構造３２のほぼ中心と、半導体パッケージ２０ｈのアンテナ構造３２のほぼ中心とが一致するように位置合わせする。そして、基板１０を筐体１２ｂに取り付ける。基板１０を筐体１２ｂとは、ネジ止め構造により固定する。
　もちろん、基板１０を筐体１２ｂとを接着剤により接合する方法を採ってもよい。これにより、ミリ波誘電体内伝送システム６００で使用可能な電子機器６０２が完成する。
　このように、第６の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送システム６００によれば、一方の電子機器６０１にはミリ波帯通信可能な半導体パッケージ２０ｇが設けられ、他方の電子機器６０２にはミリ波帯通信可能な半導体パッケージ２０ｈが設けられる。更に半導体パッケージ２０ｇ，２０ｈとの間には、ミリ波信号伝送可能な誘電体伝送路２１が設けられる。そして、半導体パッケージ２０ｇ，２０ｈの各々のアンテナ構造３２が誘電体伝送路２１を介在して対向するように接触されるものである。
　したがって、半導体パッケージ２０ｇと半導体パッケージ２０ｈとの間に設けられたミリ波信号伝送可能な誘電体伝送路２１を介して、半導体パッケージ２０ｇから半導体パッケージ２０ｈへミリ波の信号Ｓを伝送できるようになる。これにより、電子機器６０１および電子機器６０２間を接続する通信ケーブルなどに依存することなく、一方の電子機器６０１と他方の電子機器６０２との間で充電中に通信処理などを実行できるようになる。
　全体を通して、本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置２００～５００およびミリ波誘電体内伝送システム６００は、簡単かつ安価な構成で実現できる。しかも、半導体パッケージ２０ａ，２０ｂ、半導体パッケージ２０ｃ，２０ｄ、半導体パッケージ２０ｅ，２０ｆ、２０ｇ，２０ｈ間で高速データ伝送を実現することができる。
　＜第７の実施形態＞
　図２２～図２８は、第７の実施形態としての半導体パッケージ２０ｊ（本例ではミリ波誘電体内伝送装置と等価）を説明する図である。ここで、図２２は、第７の実施形態に対する比較例を説明する図である。図２３は、第７の実施形態の半導体パッケージ２０ｊの構成概要を説明する図である。図２４は、第７の実施形態の半導体パッケージ２０ｊで使用されるアンテナ構造の具体例を説明する図である。図２５は、図２４に示したアンテナ構造が適用された第７の実施形態の半導体パッケージ２０ｊの具体例を説明する図である。図２６～図２８は、図２５に示した第７の実施形態の半導体パッケージ２０ｊにおけるシミュレーション特性例を示す図である。
　第７の実施形態は、１つの半導体パッケージ２０ｊ内において、基板上に複数の半導体チップ３０が配置され、各半導体チップ３０間でミリ波伝送を行なう点に特徴がある。同一パッケージ内ではあるが半導体チップ３０間でミリ波伝送を行なうものであり、半導体パッケージ２０ｊ自体がミリ波誘電体内伝送装置を構成することになる。
　以下では、第７の実施形態の仕組みの理解の容易化のため、最初に、第７の実施形態に対する比較例について説明し、その後に、第７の実施形態の概要と具体例について説明する。
　［比較例］
　図２２には、第７の実施形態を適用しない比較例の半導体パッケージ１ｘが示されている。半導体パッケージ１ｘは、複数（図では３つ）のシステムＬＳＩとしての半導体チップ２_1，２_2，２_3を１つのパッケージ内に並列に配置したマルチ・チップ・パッケージとなっている。半導体チップ２_1，２_2，２_3の表面には複数のパッド電極３が形成されている。
　半導体チップ２_1，２_2間および半導体チップ２_1，２_3間で信号伝送が行なわれ、半導体チップ２_2，２_3間では信号伝送が行なわれない形態である。ここで、半導体チップ２_1，２_2間および半導体チップ２_1，２_2間での信号伝送用の接続には、ボンディングワイヤ７が使用されている。全ての半導体チップ２_1，２_2，２_3は、樹脂性のＬＳＩパッケージ（モールド樹脂８）により保護されていて、インターポーザ基板４ｘ（ＬＳＩパッケージ基板）上に実装されている。
　ここで、システムＬＳＩチップの高機能化、データ容量の増大に伴い、各システムＬＳＩチップ間を接続するボンディングワイヤ７の配線数は増加しており、パッド電極３の増加によるチップ面積の増大が問題となる。また、各システムＬＳＩチップ間の通信速度が速くなると、ボンディングワイヤ７の引伸ばしによる配線遅延やインピーダンス不整合による反射などが問題となってくる。また、ボンディングワイヤ７で近接接続する必要があるためシステムＬＳＩチップの配置自由度の低下も問題となる。
　［第７の実施形態の構成概要］
　図２３には、第７の実施形態の構成概要が示されている。図２３Ａは平面模式図であり、図２３Ｂは断面模式図である。
　第７の実施形態の半導体パッケージ２０ｊは、ミリ波誘電体内伝送可能な３つの半導体チップ３０_1，３０_2，３０_3を１つのパッケージ内に並列に配置したマルチ・チップ・パッケージとなっている。比較例とは異なり、半導体チップ３０_1，３０_2，３０_3の表面にはパッド電極３が形成されていない。
　全ての半導体チップ３０_1，３０_2，３０_3は、樹脂性のＬＳＩパッケージ（モールド樹脂８）により保護されていて、ＬＳＩパッケージ基板４ｊ（インターポーザ基板）上に実装されている。モールド樹脂８は、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含む誘電体素材で形成されている。
　図示しないが、第１の実施形態で説明したように、ミリ波信号の変換対象でない電源部などの端子は、比較例と同様にして、半導体チップ３０_1，３０_2，３０_3のパッド電極からボンディングワイヤを介して配線される。
　各半導体チップ３０_1，３０_2，３０_3には、第１の実施形態で説明したように、ＬＳＩ機能部２０１、ミリ波生成部２０２、アンテナ結合部２０３のアンテナ切り替え部３８が内蔵される。半導体チップ３０_1，３０_2，３０_3を１つのパッケージ内に並列に配置した構成であるので、アンテナ３９としては、基板の厚さ（法線）方向に指向性を持つもの（たとえばパッチアンテナ）を使用することを排除するものではないが、好ましくは、基板の平面方向に指向性を持つものを使用するのがよい。
　基板の厚さ（法線）方向に指向性を持つもの（たとえばパッチアンテナ）を使用する場合は、たとえば、誘電体伝送路２１を形成するようにモールド樹脂８内に反射板を設けるなどの工夫をすることでミリ波の進行方向がアンテナ３９間となるように変化させることで伝送効率を向上させるとよい。
　第１の実施形態で説明したように、ミリ波生成部２０２は、送信系には、ＬＳＩ機能部２０１、パラレルシリアル変換回路３４、変調回路３５、周波数変換回路３６、増幅器３７、アンテナ切り替え部３８が設けられ、受信系には、増幅器４４、周波数変換回路４５、復調回路４６、シリアルパラレル変換回路４７が設けられる。
　たとえば、半導体チップ３０_1，３０_2間および半導体チップ３０_1，３０_3間で信号伝送が行なわれ、半導体チップ３０_2，３０_3間では信号伝送が行なわれない形態とする。この場合、送信側の半導体チップ３０では、ＬＳＩ機能部２０１で生成された多数のデータ信号を、パラレルシリアル変換回路３４でシリアル化し、変調回路３５で変調し、周波数変換回路３６でミリ波帯にアップコンバートし、増幅器３７で増幅し、アンテナ結合部２０３のアンテナ３９を介してモールド樹脂８（ＬＳＩパッケージ）内に電波として放射する。受信側の半導体チップ３０では、ミリ波帯の電波をアンテナ３９で受信し、増幅器４４で増幅し、周波数変換回路４５でベースバンド信号にダウンコンバートして、復調回路４６で復調し、シリアルパラレル変換回路４７でパラレル化し、ＬＳＩ機能部２０１に受け渡す。
　第７の実施形態の半導体パッケージ２０ｊによれば、半導体チップ３０（システムＬＳＩ）を１つのパッケージ内に複数配置したマルチ・チップ・パッケージ内のデータ転送を、ミリ波で行なうようにしている。ミリ波が伝送されるミリ波信号伝送路は、空気（自由空間伝送路）ではなく、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含む誘電体素材で形成されているモールド樹脂８を利用した誘電体伝送路２１となっている。これにより、比較例の半導体パッケージ１ｘには多数必要であったボンディングワイヤ７やパッド電極３を大幅に削減することができ、チップ面積を縮小できチップコストを低減できるし、チップ配置の自由度が向上するので筺体デザイン性の向上にも繋がる。また、ボンディングワイヤ７やパッド電極３を利用した電気配線による信号伝送をミリ波信号での伝送に置き換えることで、配線遅延やインピーダンス不整合などの問題から解放される。
　［第７の実施形態のアンテナ構造］
　図２４～図２８には、半導体パッケージ２０ｊで使用されるアンテナ構造の具体例と特性例が示されている。
　ここでは、アンテナ３９として、図２４Ａに示すように、パッチアンテナよりも小型化にできる逆Ｆ型アンテナ３９ｊを使用する。逆Ｆ型アンテナ３９ｊは、無指向性（放射素子の長手方向は除く）であり、換言すると、基板の厚さ（法線）方向だけではなく平面方向にも指向性を持つので、並列に配置されている半導体チップ３０_1，３０_2間および半導体チップ３０_1，３０_3間でのミリ波信号での伝送に好都合である。
　図２４Ｂおよび図２４Ｃに示す数値例は、半導体パッケージ２０ｊとして、６０ＧＨｚ帯の逆Ｆ型アンテナ３９ｊを搭載した例である。２ｍｍ角の各半導体チップ３０_1，３０_2，３０_3上に、図２４Ａに示す構造の逆Ｆ型アンテナ３９ｊを搭載し、半導体チップ３０_1，３０_2，３０_3の全体をモールド樹脂８で封止している。
　逆Ｆ型アンテナ３９ｊは、２ｍｍ角の半導体チップ３０をなす、たとえば３００μｍ厚のシリコン層３０_M0 上のＭ１層３０_M1 に０．２μｍ厚で２ｍｍ角のほぼ全面に（詳細は後述する）、グランドパターン３９GPが形成されている。Ｍ１層３０_M1
（グランドパターン３９GP）の上層に６μｍ厚の酸化膜層３９_M8 が形成されている。シリコン層３０_M0 のシリコンＳｉは比誘電率が１１．９で抵抗率が１０Ω・ｃｍであり、酸化膜層３９_M8 の酸化膜は比誘電率が３．５で誘電正接 tanδが０．０２である。
　酸化膜層３９_M8 上のＭ９層３０_M9 に、０．８μｍ厚の放射素子３９REが、広いグランドパターン３９GPに対して突き出た状態で形成されている。放射素子３９REは、長手方向が半導体チップ３０の一つの辺３０_aから５０μｍ内側の位置でその辺３０_aに沿って形成されている。放射素子３９REは、辺３０_aの中点位置３９RE_cから一方の端点３９RE_aまでの長さである第１素子長Ｌａは５６０μｍに設定され、中点位置３９RE_cから他方の端点３９RE_gまでの長さである第２素子長Ｌｇが２７２μｍに設定されている。
　放射素子３９REの端点３９RE_gと中点位置３９RE_cからそれぞれ給電用に給電配線３９LD_g，３９LD_cが引き出されている。給電配線３９LD_g，３９LD_cの線幅Ｗは１３μｍに設定されている。給電配線３９LD_gは、リード長Ｈが１１３μｍであり、その終点の部分が第１給電点３９Ｆ_gとなり、さらに、第１給電点３９Ｆ_gでＭ１層３０_M1 側に立ち下がってグランドパターン３９GPと接続されている。給電配線３９LD_cは、そのリード長Ｈが給電配線３９LD_gのリード長Ｈ（１１３μｍ）よりも長く設定されており、その終点の部分が第２給電点３９Ｆ_cとなる。
　グランドパターン３９GPは、２ｍｍ角の全体ではなく、辺３０_aに対して、放射素子３９REの形成位置Ｈ（５０μｍ）と給電配線３９LD_gのリード長Ｈ（１１３μｍ）の分だけ内側の所までに形成されている。
　図２５には、図２４に示した逆Ｆ型アンテナ３９ｊが形成されている２つの半導体チップ３０（たとえば３０_1，３０_2）を、ＬＳＩパッケージ基板４ｊ上に、チップ間距離ｄを隔てて、逆Ｆ型アンテナ３９ｊ同士が対向するように並設した状態が示されている。ＬＳＩパッケージ基板４ｊは、誘電体素材で形成されており、その比誘電率が３．５で誘電正接 tanδが０．０２であり、厚さは０．４ｍｍである。
　図２５Ｂには、その断面模式図の第１例が示されている。両半導体チップ３０_1，３０_2は、樹脂性のＬＳＩパッケージ（モールド樹脂８）により封止されている。モールド樹脂８の誘電体素材は、比誘電率が４．０で誘電正接 tanδが０．０１であり、厚さＴは１ｍｍである。
　図２６～図２８には、図２５に示す半導体チップ３０_1，３０_2を、それぞれの逆Ｆ型アンテナ３９ｊが平面上で対向するよう配置させて、チップ間距離ｄを変化させた場合のＳパラメータ周波数特性が示されている。図２６はチップ間距離ｄが１ｍｍの場合、図２７はチップ間距離ｄが２ｍｍの場合、図２８はチップ間距離ｄが３ｍｍの場合である。
　図２６～図２８の対比から分かるように、反射損失はチップ間距離ｄによらず６０ＧＨｚ近傍にて良好な特性を示している。これは、インピーダンス不整合による反射が少ないことを意味し、良好な通信ができていると言える。
　このように、第７の実施形態によれば、同一パッケージ内の複数の半導体チップ３０間において、逆Ｆ型アンテナ３９ｊから放射された電磁波は誘電体素材で形成されたモールド樹脂８内を誘電体伝送路２１として伝搬する。各逆Ｆ型アンテナ３９ｊが対向する２つの半導体チップ３０間で、誘電体伝送路２１を介したミリ波の信号が伝送される。半導体チップ３０間でモールド樹脂８に形成された誘電体伝送路２１を介して通信処理を実行できる。
　＜第８の実施形態＞
　図２９～図３３は、第８の実施形態としてのミリ波誘電体内伝送システム６００ｋ（電子機器）を説明する図である。ここで、図２９は、第８の実施形態に対する比較例を説明する図である。図３０は、第８の実施形態のミリ波誘電体内伝送システム６００ｋの構成概要を説明する図である。図３１～図３３は、図３０に示した第８の実施形態のミリ波誘電体内伝送システム６００ｋにおけるシミュレーション特性例を示す図である。
　第８の実施形態は、ミリ波伝送可能な複数の半導体チップ３０が搭載されている第７の実施形態の２つの半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2が対向して配置され、各半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2（の半導体チップ３０）間でミリ波伝送を行なう点に特徴がある。異なるパッケージ間において、半導体チップ３０間でミリ波伝送を行なうものであり、対向配置された半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2の間にミリ波信号伝送路２１ｋを形成する構成になる。
　以下では、第８の実施形態の仕組みの理解の容易化のため、最初に、第８の実施形態に対する比較例について説明し、その後に、第８の実施形態の概要と具体例について説明する。
　［比較例］
　図２９には、第８の実施形態を適用しない比較例の電子機器７００ｘが示されている。構成としては、図３９に示した電子機器７００とほぼ同様であり、半導体パッケージ１ｘ_1，１ｘ_2を積層した状態である。つまり、マルチ・チップ・パッケージを２つ上下に配置した構成である。電子機器７００ｘは、半導体パッケージ１ｘ_1，１ｘ_2内に複数（図では２つ）の半導体チップ２_1，２_2が搭載されている点が図３９に示した電子機器７００と異なる。
　図２２にて示したのと同様に、半導体パッケージ１ｘ_1，１ｘ_2内でのデータ伝送のために、各半導体パッケージ１ｘ_1，１ｘ_2内の半導体チップ２_1，２_2は、表面に複数のパッド電極３が形成され、信号伝送用の接続にボンディングワイヤ７が使用されている。一方、半導体パッケージ１ｘ_1，１ｘ_2間のデータ伝送は、基板１０ａ，基板１０ｂに各々コネクタ１４が設けられ、このコネクタ１４間にデータ伝送基板１５ｘ（ケーブル１５でもよい）が接続されて実行される。
　このような比較例の構成では、半導体パッケージ１ｘ間のデータ転送には、コネクタ１４とデータ伝送基板１５ｘを介する必要があり、高速の伝送線路の引回しの複雑化やコネクタの高速対応が困難、配置自由度の低下などが問題となる。
　［第８の実施形態の構成概要］
　図３０には、第８の実施形態のミリ波誘電体内伝送システム６００ｋ（電子機器）の構成概要が示されている。図３０（Ａ）は平面模式図であり、図３０（Ｂ）は断面模式図である。図２５に示した第７の実施形態の半導体パッケージ２０ｊとの対比から分かるように、複数の第７の実施形態の半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2をパッケージ間距離ｈで積層した状態である。つまり、第７の実施形態を適用したマルチ・チップ・パッケージを２つ上下に配置した構成である。
　複数の半導体パッケージ２０を積層する点では、第２の実施形態（図４）や第３の実施形態（図１０）や第６の実施形態（図１９）と同様であるが、半導体パッケージ２０ｊ内に複数（図では２つ）の半導体チップ３０_1，３０_2が搭載されている点が異なる。
　半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2間にはミリ波の伝搬路であるミリ波信号伝送路２１ｋが形成される。ミリ波信号伝送路２１ｋは、自由空間伝送路でもよいが、好ましくは、導波管、伝送線路、誘電体線路、誘電体内などのミリ波閉込め構造を持つ導波構造で構成し、ミリ波帯域の電磁波を効率よく伝送させる特性を有するものとする。たとえば、一定範囲の比誘電率と一定範囲の誘電正接を持つ誘電体素材を含んで構成された誘電体伝送路２１にするとよい。
　「一定範囲」は、誘電体素材の比誘電率や誘電正接が、本実施形態の効果を得られる程度の範囲であればよく、その限りにおいて予め決められた値のものとすればよい。つまり、誘電体素材は、本実施形態の効果が得られる程度の特性を持つミリ波信号を伝送可能なものであればよい。誘電体素材そのものだけで決められず伝送路長やミリ波の周波数とも関係するので必ずしも明確に定められるものではないが、一例としては次のようにする。
　誘電体伝送路２１内にミリ波の信号を高速に伝送させるためには、誘電体素材の比誘電率は２～１０（好ましくは３～６）程度とし、その誘電正接は０．００００１～０．０１（好ましくは０．００００１～０．００１）程度とすることが望ましい。このような条件を満たす誘電体素材としては、たとえば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系、ポリイミド系、シアノアクリレート樹脂系からなるものが使用できる。なお、ミリ波信号をミリ波信号伝送路２１ｋに閉じ込める構成ものとするには、ミリ波信号伝送路２１ｋは、誘電体伝送路の他に、周囲が遮蔽材で囲まれ内部が中空の中空導波路としてもよい。
　半導体パッケージ２０ｊ内の逆Ｆ型アンテナ３９ｊは、基板平面方向（水平方向）だけでなく、基板の厚さ方向（垂直方向）にも指向性がある。したがって、積層状態で並列に配置されている半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2間において、それらに搭載されている半導体チップ３０間のミリ波信号での伝送にも適用できる。
　これに対して、パッケージ内のアンテナ３９として、基板平面方向（水平方向）だけに指向性を持つものを使用した場合には、このようなことは実現されない。たとえば、半導体チップ３０に対して垂直に立つ線状アンテナを使用した場合、樹脂厚がアンテナ長さ以上ないといけないし、線状アンテナのため、垂直方向は指向性ゼロ（NULL）になり通信できない。
　第８の実施形態のミリ波誘電体内伝送システム６００ｋによれば、半導体チップ３０（システムＬＳＩ）を１つのパッケージ内に複数配置したマルチ・チップ・パッケージ間のデータ転送を、ミリ波で行なうようにしている。ミリ波が伝送されるミリ波信号伝送路２１ｋは、自由空間伝送路やミリ波閉込め機能を持つ誘電体伝送路や中空導波路である。パッケージ間の信号伝送において、比較例の電子機器７００ｘには多数必要であったコネクタ１４やデータ伝送基板１５ｘを削減することができ、高速の伝送線路の引回しの複雑化やコネクタの高速対応が困難、配置自由度の低下などが問題から解放される。
　図３１～図３３には、図３０に示ように逆Ｆ型アンテナ３９ｊが搭載された複数の半導体チップ３０を持つ半導体パッケージ２０ｊ_1，２０ｊ_2を垂直方向に対向するよう配置させて、パッケージ間距離ｈを変化させた場合のＳパラメータ周波数特性が示されている。ミリ波信号伝送路２１ｋを自由空間伝送路としている場合であり、図３１はパッケージ間距離ｈが０ｍｍの場合、図３２はパッケージ間距離ｈが１ｍｍの場合、図３３はパッケージ間距離ｈが２ｍｍの場合である。
　図３１～図３３の対比から分かるように、反射損失はパッケージ間距離ｈによらず６０ＧＨｚ近傍にて良好な特性を示している。これは、インピーダンス不整合による反射が少ないことを意味し、良好な通信ができていると言える。
　このように、第８の実施形態によれば、積層配置された半導体パッケージ２０ｊ間において、半導体チップ３０の逆Ｆ型アンテナ３９ｊから放射された電磁波はミリ波信号伝送路２１ｋを伝搬する。各逆Ｆ型アンテナ３９ｊが対向する２つの半導体チップ３０間で、ミリ波信号伝送路２１ｋを介したミリ波の信号が伝送される。パッケージ間ではあるが、ミリ波信号伝送路２１ｋを介して通信処理を実行できる。
　特に、図２５に示した第７実施形態の半導体パッケージ２０ｊにおけるパッケージ内の水平方向通信と、図３０に示した第８の実施形態のミリ波誘電体内伝送システム６００ｋにおける垂直方向通信では、図２４に示した同じ逆Ｆ型アンテナ３９ｊを使用している。同じ形状のアンテナを使用して、水平方向通信と垂直方向通信ができ、パッケージ内およびパッケージ間で通信可能であることが特徴である。
　＜変形例＞
　以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
　また、前記の実施形態は、クレーム（請求項）に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。以下では、その他の変形例について、簡単に説明する。
　［第１変形例］
　図３４は、第１変形例の半導体パッケージ２０ｐ（本例ではミリ波誘電体内伝送装置と等価）を説明する図である。第１変形例は、１つの半導体パッケージ２０ｐ内において、基板上に複数の半導体チップ３０が、アンテナ構造（アンテナ３９）の部分が同軸となるように積層状態で配置され、各半導体チップ３０間でミリ波伝送を行なう点に特徴がある。同一パッケージ内での半導体チップ３０間でミリ波伝送を行なうものであり、半導体パッケージ２０ｐ自体がミリ波誘電体内伝送装置を構成することになる。
　複数の半導体チップ３０を積層する点では、第２の実施形態（図４）や第３の実施形態（図１０）や第６の実施形態（図１９）や第８の実施形態（図３０）と同様であるが、全ての半導体チップ３０が同一パッケージ内に搭載される点が異なる。
　アンテナ３９としては、基板（半導体チップ３０）の厚さ方向に指向性のあるもの（たとえばパッチアンテナ）を使用する。
　各半導体チップ３０を接合する部分にはミリ波帯通信可能な誘電体素材１６ｐ（好ましくは粘弾性素材１６）を設ける。誘電体素材１６ｐは、放熱機能を有するともに、ミリ波帯通信可能な誘電体伝送路２１を構成する。そして、複数の半導体チップ３０を積層した状態でモールド樹脂８により保護されていて、ＬＳＩパッケージ基板４ｐ（インターポーザ基板）上に実装されている。ＬＳＩパッケージ基板４ｐやモールド樹脂８は、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含む誘電体素材で形成されているものとする。
　このような半導体パッケージ２０ｐは、さらに実装用の基板１０ｐに搭載されている。基板１０ｐも、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含む誘電体素材で形成されているものとする。半導体パッケージ２０ｐ内の最下部（ＬＳＩパッケージ基板４ｐ側）の半導体チップ３０からの（または「への」）ミリ波信号を基板１０ｐ内で伝送させるものである。ミリ波信号を基板１０ｐ内で伝送させる方式を、「ミリ波基板内伝送方式」や「ミリ波有体物内伝送方式」と称する。基板１０ｐ内での伝送方向を確定させるには、好ましくは、基板１０ｐ内にミリ波信号の伝送範囲を確定するように、たとえば開孔部列（スルーホールフェンス）を設けるとよい。基板１０ｐ内でのミリ波信号の伝送方向を無指向性とするにはこの開孔部列を省略してよい。
　第１変形例の半導体パッケージ２０ｐは、積層状態の半導体チップ３０_1，３０_2間のデータ転送を、ミリ波で行なうことができる。第７の実施形態のように平面状に並設する場合よりもパッケージ面積を小さくできる利点がある。図示した例では、２つの半導体チップ３０を積層しているが、３つ以上を積層してもよく、その数が多くなるほど第７の実施形態に対する優位性が増す。
　第１変形例の半導体パッケージ２０ｐは、同一パッケージ内の複数の半導体チップ３０間でミリ波によりデータ転送を行なうだけでなく、他の半導体パッケージ２０内の半導体チップ３０との間でのデータ転送を、ミリ波で基板内伝送により行なうことができる。
　［第２変形例］
　図３５は、第２変形例の半導体パッケージ２０ｑ（本例ではミリ波誘電体内伝送装置と等価）を説明する図である。第２変形例は、第７の実施形態と同様の半導体パッケージ２０ｑを、さらに第１変形例と同様に、実装用の基板１０ｑに搭載している。基板１０ｑも、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含む誘電体素材で形成されているものとすることで、ミリ波信号を基板１０ｑ内で伝送させるミリ波基板内伝送方式を適用する。
　第２変形例の半導体パッケージ２０ｑも、同一パッケージ内の複数の半導体チップ３０間でミリ波によりデータ転送を行なうだけでなく、他の半導体パッケージ２０内の半導体チップ３０との間でのデータ転送を、ミリ波で基板内伝送により行なうことができる。
　［第３変形例］
　図３６は、第３変形例の半導体パッケージ２０ｒとミリ波誘電体内伝送システム６００ｒを説明する図である。第３変形例は、複数の半導体パッケージ２０ｒ間のデータ転送において、第１変形例や第２変形例で示したミリ波基板内伝送方式に自由空間伝送を併用する点に特徴がある。１つの半導体パッケージ２０ｒ内に搭載される半導体チップ３０の数は不問である。
　アンテナ３９としては、基板（半導体チップ３０）の厚さ方向と基板の平面方向の双方に指向性のあるもの（たとえば逆Ｆ型のアンテナ３９ｊ）を使用するのが好ましい。
　各半導体パッケージ２０ｒは、第４の実施形態と同様に、アンテナ構造３２’がインターポーザ基板４ｒの半導体チップ３０に並設されている。さらに、各半導体パッケージ２０ｒは、第１・第２変形例と同様に、実装用の基板１０ｒに搭載されている。基板１０ｒも、ミリ波信号伝送可能な誘電体を含む誘電体素材で形成されているものとすることで、ミリ波信号を基板１０ｒ内で伝送させるミリ波基板内伝送方式を適用する。
　アンテナ３９は、基板１０ｒ（半導体チップ３０）の厚さ方向だけでなく、基板１０ｒの平面方向にも指向性があるもの（たとえば逆Ｆ型のアンテナ３９ｊ）を使用しているので、アンテナ３９から平面方向に放射されたミリ波はミリ波信号伝送路としての自由空間伝送路２１ｒを介して他方の半導体パッケージ２０ｒへ伝送される。
　第３変形例によれば、複数の半導体パッケージ２０ｒ間でのデータ転送を、ミリ波帯で、基板内伝送により行なうことができるだけでなく、自由空間伝送路２１ｒを介しても行なうことができる。
　［第４変形例］
　図３７は、第４変形例のミリ波誘電体内伝送システム６００ｓを説明する図である。第４変形例は、第５の実施形態と同様に、水平方向にズレて配置されている複数の半導体パッケージ２０間のデータ転送をミリ波で行なう点に特徴がある。第５の実施形態との相違点は、各半導体パッケージ２０異なる実装用の基板１０_1，１０_2に実装されている点である。ミリ波信号伝送路２１ｓとしては、自由空間伝送路以外のものであればよく、たとえば、誘電体素材で形成された誘電体伝送路を適用するのがよい。誘電体伝送路は、たとえば、第５の実施形態のように、領域画定用のシャーシ１１内に形成された誘電体伝送路でもよい。
　アンテナ構造としては、たとえば、ロッドアンテナなどのように基板に対して平面方向に指向性を有するものを使用するのが好ましい。たとえば、第５の実施形態のように、半導体チップ３０を封止するモールド樹脂８の表面にアンテナ３９を引き出しミリ波信号伝送路２１ｓに突き出るようにするとよい。また、基板に対して厚み方向に指向性を有するものを使用する場合には、好ましくは、基板に対して平面方向に進行方向を変化させる仕組みを講じるのがよい。この点も第５の実施形態で述べたことと同様である。
　第４変形例は、たとえば複数の半導体パッケージ２０を積層状態で配置する際に、レイアウト上の制約から、同軸上で積層状態で配置するスペースを確保できないときに有効な手法である。
　本発明は、映画映像や、コンピュータ画像などを搬送するための搬送周波数が３０ＧＨｚ乃至３００ＧＨｚのミリ波帯の信号を高速に伝送するミリ波誘電体内伝送システムに適用して極めて好適である。当該システムにはデジタル記録再生装置、地上波テレビ受像機、携帯電話機、ゲーム機、コンピュータ、通信装置などが含まれる。
　１…半導体パッケージ、２…半導体チップ、３…パッド電極、４…インターポーザ基板、５…端子電極、６…リード電極、７…ボンディングワイヤ、８…モールド樹脂、９…突起電極（バンプ）、１０，１０’…基板、１１…シャーシ、１２，１２ａ，１２ｂ…筐体、１３…ネジ構造、１４…コネクタ、１５…ケーブル、１６，１６ａ，１６ｂ…粘弾性素材、２０，２０ａ～２０ｆ…半導体パッケージ、２１…誘電体伝送路（ミリ波伝送部材）、２１’…誘電体素材、３０…半導体チップ、３１…アンテナ端子、３２，３２’…アンテナ構造、３３…マイクロストリップ線路、３９…アンテナ、３９ｊ…逆Ｆ型のアンテナ、７０…支柱、８０…半導体パッケージ、２０１…ＬＳＩ機能部、２０２…ミリ波生成部、２０３，２０３’…アンテナ結合部（信号結合部）、２０４…電気的インターフェース、２０５…ミリ波インターフェース、２０６…誘電体区間、２００，３００，４００，５００…ミリ波誘電体内伝送装置、６００…ミリ波誘電体内伝送システム、６０１，６０２…電子機器
 

Claims (28)

  1. 　基板上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップと、
    　前記半導体チップに接続されたアンテナ構造と、
    　前記半導体チップを覆う絶縁部材と、
    　ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材で構成され、前記アンテナ構造に整合されたミリ波伝送部材と、
    　を備える半導体装置。
  2. 　前記ミリ波伝送部材は、
    　前記半導体チップに接続されたアンテナ構造に整合される貫通部を有した領域画定用の部材と、
    　前記部材の貫通部内に設けられた前記誘電体素材と、
    　を有する請求項１に記載の半導体装置。
  3. 　前記半導体チップに接続されたアンテナ構造は、
    　前記半導体チップ上に設けられる
    　請求項２に記載の半導体装置。
  4. 　前記半導体チップに接続されたアンテナ構造にはパッチアンテナが備えられる
    　請求項３に記載の半導体装置。
  5. 　前記半導体チップは、
    　入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成する第１の信号生成部と、
    　当該半導体チップと前記アンテナ構造とを結合する部分であって、前記第１の信号生成部によって生成された前記ミリ波の信号を前記ミリ波伝送部材に送信するとともに、当該ミリ波伝送部材から前記ミリ波の信号を受信する双方向の信号結合部と、
    　前記信号結合部によって受信した前記ミリ波の信号を信号処理して出力信号を生成する第２の信号生成部と、
    　を有する請求項４に記載の半導体装置。
  6. 　前記第１の信号生成部には、パラレルの入力信号をシリアルの出力信号に変換する第１の信号変換部を有し、
    　前記第２の信号生成部には、シリアルの入力信号をパラレルの出力信号に変換する第２の信号変換部を有する
    　請求項５に記載の半導体装置。
  7. 　前記アンテナ構造は、前記半導体チップに並設される
    　請求項２に記載の半導体装置。
  8. 　一方の基板上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップ、前記半導体チップに接続されたアンテナ構造、および、ミリ波信号を通過可能な誘電体を含み前記半導体チップを覆う絶縁部材を有したミリ波誘電体内伝送可能な第１の半導体装置と、
    　他方の基板上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップ、前記半導体チップに接続されたアンテナ構造、および、ミリ波信号を通過可能な誘電体を含み前記半導体チップを覆う絶縁部材を有するミリ波誘電体内伝送可能な第２の半導体装置と、
    　ミリ波誘電体内伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材で構成され前記第１の半導体装置と第２の半導体装置との間に設けられたミリ波伝送部材と、
    　を備え、
    　前記第１の半導体装置と第２の半導体装置とが当該第１の半導体装置のアンテナ構造と第２の半導体装置のアンテナ構造との間でミリ波信号伝送を実行可能に前記ミリ波伝送部材を介在して実装された
    　ミリ波誘電体内伝送装置。
  9. 　前記ミリ波伝送部材は、
    　前記第１および第２の半導体装置の各々のアンテナ構造に整合される貫通部を有した領域画定用の部材と、
    　前記部材の貫通部内に設けられた誘電体素材と、
    　を有する請求項８に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  10. 　前記アンテナ構造は、前記半導体チップ上に設けられ、
    　前記第１および第２の半導体装置は、各々の前記アンテナ構造が前記ミリ波伝送部材を介在して配置された
    　請求項９に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  11. 　前記アンテナ構造にはパッチアンテナが備えられる
    　請求項１０に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  12. 　前記第１および第２の半導体装置とを接合する部分には、ミリ波誘電体内伝送可能な誘電体を含んだ誘電体素材で構成され、前記ミリ波伝送部材として機能する粘弾性素材が設けられている
    　請求項８に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  13. 　前記アンテナ構造は、前記半導体チップに並設され、
    　前記第１および第２の半導体装置は、各々の前記アンテナ構造が前記ミリ波伝送部材を介在して配置された
    　請求項８に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  14. 　前記半導体チップを各々有する第１および第２の半導体装置を並設して実装するための実装用の基板を更に備え、
    　前記ミリ波伝送部材が前記実装用の基板に設けられ、
    　前記実装用の基板のミリ波伝送部材において、前記第１の半導体装置のアンテナ構造と前記第２の半導体装置のアンテナ構造との間で、当該ミリ波伝送部材を介したミリ波の信号を伝送する
    　請求項８に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  15. 　前記ミリ波伝送部材は、前記実装用の基板に設けられた領域画定用の溝部または貫通部にミリ波誘電体内伝送可能な誘電体を含んだ誘電体素材を充填して構成された
    　請求項１４に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  16. 　前記アンテナ構造は、前記半導体チップを封止する絶縁部材の表面に引き出される
    　請求項１４に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  17. 　前記絶縁部材は、ミリ波信号を通過可能な誘電体を含んでいる
    　請求項８～１６の内の何れか一項に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  18. 　基板上にミリ波帯通信可能な半導体チップを形成する工程と、
    　前記基板上に形成された半導体チップにアンテナ構造を接続する工程と、
    　絶縁部材で、前記半導体チップを覆って絶縁する工程と、
    　ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材で、前記アンテナ構造にミリ波伝送部材を整合する工程と、
    　を有する半導体装置の製造方法。
  19. 　前記アンテナ構造にミリ波伝送部材を整合する際に、
    　前記絶縁部材に領域画定用の部材を形成する工程と、
    　前記領域画定用の部材に、前記アンテナ構造に整合される貫通部を形成する工程と、
    　前記部材の貫通部内に誘電体素材を設けてミリ波伝送部材を形成する工程と、
    　を有する請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
  20. 　一方の基板上にミリ波帯通信可能な半導体チップを設け、前記半導体チップにアンテナ構造を接続し、および、絶縁部材で前記半導体チップを覆ってミリ波誘電体内伝送可能な第１の半導体装置を形成する工程と、
    　他方の基板上にミリ波帯通信可能な半導体チップを設け、前記半導体チップにアンテナ構造を接続し、および、絶縁部材で前記半導体チップを覆ってミリ波誘電体内伝送可能な第２の半導体装置を形成する工程と、
    　ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材により、前記第１の半導体装置と第２の半導体装置との間にミリ波伝送部材を形成する工程と、
    　を有し、
    　前記ミリ波伝送部材を形成する際に、前記第１の半導体装置のアンテナ構造と前記第２の半導体装置のアンテナ構造との間でミリ波の信号が伝送可能となるように前記ミリ波伝送部材を介して当該第１および第２の半導体装置を実装する
    　ミリ波誘電体内伝送装置の製造方法。
  21. 　一方の電子機器の基板上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップ、前記半導体チップに接続されたアンテナ構造、および、前記電子機器の半導体チップを覆う絶縁部材を有したミリ波誘電体内伝送可能な第１の半導体装置と、
    　他方の電子機器の基板上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップ、前記半導体チップに接続されたアンテナ構造、および、前記電子機器の半導体チップを覆う絶縁部材を有したミリ波誘電体内伝送可能な第２の半導体装置と、
    　ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材で構成され、前記第１の半導体装置と第２の半導体装置との間に設けられたミリ波伝送部材と、
    　を備え、
    　一方の前記電子機器と他方の前記電子機器とが前記ミリ波伝送部材を介して前記第１の半導体装置のアンテナ構造と前記第２の半導体装置のアンテナ構造との間でミリ波の信号が伝送可能となるように接触される
    　ミリ波誘電体内伝送システム。
  22. 　基板上に設けられたミリ波帯通信可能な半導体チップと、
    　前記半導体チップに接続されたアンテナ構造と、
    　ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材で構成され、前記アンテナ構造に整合されたミリ波伝送部材と、
    　を備える半導体装置。
  23. 　ミリ波信号を伝送可能な特性を持つ誘電体素材で構成され、前記半導体チップを覆うとともに前記ミリ波伝送部材として機能する絶縁部材が設けられている
    　請求項２２に記載の半導体装置。
  24. 　複数の前記半導体チップが同一の基板上に並設されており、
    　前記絶縁部材は、前記複数の半導体チップの全体を覆うように設けられており、
    　前記絶縁部材は、前記複数の半導体チップ間でミリ波信号伝送を実行可能にする前記ミリ波伝送部材として機能する
    　請求項２３に記載の半導体装置。
  25. 　複数の前記半導体チップが前記アンテナ構造の部分が同軸となるように積層状に設けられており、
    　前記複数の半導体チップを接合する部分には、ミリ波誘電体内伝送可能な誘電体を含んだ誘電体素材で構成され前記ミリ波伝送部材として機能する粘弾性素材が設けられている　請求項２２に記載の半導体装置。
  26. 　請求項２４または２５の何れかに記載の複数の半導体装置と、
    　前記複数の半導体装置の間でミリ波帯での情報伝送が可能なミリ波信号伝送路と、
    　を備え、
    　前記複数の半導体装置の間では、ベースバンド信号をミリ波信号に変換してから、このミリ波信号を前記ミリ波信号伝送路を介して伝送するように構成されている
    　ミリ波誘電体内伝送装置。
  27. 　ミリ波信号伝送可能な誘電体を含んでいる誘電体素材で構成され前記ミリ波信号伝送路として機能する実装用の基板を備え、
    　前記複数の半導体装置が同一の前記実装用の基板上に並設されている
    　請求項２６に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  28. 　前記ミリ波信号伝送路は、ミリ波信号を伝送路中に閉じ込めつつミリ波信号を伝送させる構造を持つ
    　請求項２６に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
     
     
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