半導体モジュール
【課題】特性の変動や電磁波の漏洩を抑え、高周波集積回路の放熱性に優れた半導体モジュールを得ること。
【解決手段】金属キャリア２と、サーマルビアホール１４とＲＦ線路１０とを有し、金属キャリア２の上に接合されて、金属キャリア２からはみ出た部分の下面にＲＦ線路１０の接続用パッドが配置される誘電体多層基板１と、誘電体多層基板１上に実装されて、誘電体多層基板１の表面でＲＦ線路１０と電気的に接続され、サーマルビアホール１４を介して金属キャリア２と熱的に接続されるＲＦＩＣ４と、誘電体多層基板１の金属キャリア２からはみ出た部分と重なるように配置され、接続用パッドがＲＦ線路１０の接続用パッドと対向するように形成されたＲＦ線路９を有する入出力インタフェース基板３と、ばね性を有し、信号接続パッド６、８の間に挟持されて、両者を電気的に接続するコンタクト端子７と、これらを収容するシャーシ５とを備える。
【解決手段】金属キャリア２と、サーマルビアホール１４とＲＦ線路１０とを有し、金属キャリア２の上に接合されて、金属キャリア２からはみ出た部分の下面にＲＦ線路１０の接続用パッドが配置される誘電体多層基板１と、誘電体多層基板１上に実装されて、誘電体多層基板１の表面でＲＦ線路１０と電気的に接続され、サーマルビアホール１４を介して金属キャリア２と熱的に接続されるＲＦＩＣ４と、誘電体多層基板１の金属キャリア２からはみ出た部分と重なるように配置され、接続用パッドがＲＦ線路１０の接続用パッドと対向するように形成されたＲＦ線路９を有する入出力インタフェース基板３と、ばね性を有し、信号接続パッド６、８の間に挟持されて、両者を電気的に接続するコンタクト端子７と、これらを収容するシャーシ５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体モジュールにおいて一般的に用いられている半導体パッケージとインタフェース基板とをワイヤやリボンにより接続する構成では、高周波集積回路を用いる場合にはワイヤ等の寄生インダクタにより特性が変動したり、ワイヤ等の部分から電磁波が空間に放射されるという問題があった。
【０００３】
特許文献１には、高発熱ＩＣを含む半導体パッケージをＢＧＡ実装によりインタフェース基板（樹脂基板）上に実装した構成が開示されているが、このような構成とすることによって、寄生インダクタの低減と空間放射抑圧とを図ることも試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２９１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、樹脂基板を介するため放熱面からＩＣまでの熱抵抗が増大してＩＣの温度が上昇し、信頼性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電磁波の漏洩による特性の変動を抑え、高周波集積回路の放熱性に優れた半導体モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、金属キャリアと、誘電体多層基板を表裏に貫通するサーマルビアホールと、誘電体多層基板の表裏をつなぐ第１の信号線とを有し、一部が金属キャリアからはみ出すように金属キャリアの上に接合されて、金属キャリアからはみ出た部分の下面に第１の信号線の接続用パッドが配置される誘電体多層基板と、誘電体多層基板上に実装されて、誘電体多層基板の表面で第１の信号線と電気的に接続され、サーマルビアホールを介して金属キャリアと熱的に接続される高周波集積回路と、誘電体多層基板の金属キャリアからはみ出た部分と重なるように金属キャリアに隣接して配置され、第２の信号線を有し、第２の信号線の接続用パッドが第１の信号線の接続用パッドと対向するように形成された入出力インタフェース基板と、ばね性を有し、第１の信号線の接続用パッドと第２の信号線の接続用パッドとの間に挟持されて第１の信号線の接続用パッドと第２の信号線の接続用パッドとを電気的に接続するコンタクト端子と、金属キャリア、誘電体多層基板及び高周波集積回路を含んだ半導体パッケージと、入出力インタフェース基板及び半導体パッケージを収容するシャーシとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電磁波の漏洩による特性の変動を抑えることができ、かつ高周波集積回路の放熱性に優れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明にかかる半導体モジュールの実施の形態の構成を示す図である。
【図２】図２は、半導体パッケージの下面図である。
【図３】図３は、コンタクト端子の形状の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる半導体モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる半導体モジュールの実施の形態の構成を示す図である。半導体モジュール２０は、誘電体多層基板１、金属キャリア２及びＲＦＩＣ４を含んだ半導体パッケージ１７と、入出力インタフェース基板３と、コンタクト端子７と、これらを収容するシャーシ５とを備える。図２は、半導体パッケージ１７の下面図である。誘電体多層基板１は、金属キャリア２に接合され、ネジ穴１６を介してシャーシ５に固定される。誘電体多層基板１の上（例えばキャビティ部１ａ）には発熱体であるＲＦＩＣ（高周波集積回路）４が実装され、第１の信号線であるＲＦ線路１０にボンディングワイヤ１１を介して誘電体多層基板１の表面で電気的に接続される。ＲＦＩＣ４の直下には、放熱のためにサーマルビアホール１４が配置されており、電磁シールドキャップ１５が誘電体多層基板１に接合されている。
【００１２】
誘電体多層基板１は、一部が金属キャリア２の長辺から突出するように配置される。誘電体多層基板１の裏面が露出している部分（金属キャリア２の長辺から突出している部分）には、第１の信号線の接続用パッドとしてのＲＦ信号用接続パッド１２及び電源／制御信号用接続パッド１３が設けられている。ＲＦ信号用接続パッド１２及び電源／制御信号用接続パッド１３が設けられた部分が入出力インタフェース基板３と対向し、それぞれの信号接続パッド直下にある入出力インタフェース基板３上の第２の信号線の接続用パッドとしての信号接続パッド８間とでばね性を有する小型のコンタクト端子７を介して接続されている。
【００１３】
図３は、コンタクト端子７の形状の一例を示す図である。コンタクト端子７は、図３に示すように、入出力インタフェース基板３上の信号接続パッド８に予め接合されており、小型かつばね性を有するもので、金属キャリア２をねじ締めすることにより、誘電体多層基板１裏面の信号接続パッド６と接触する。
【００１４】
第２の信号線である入出力インタフェース基板３のＲＦ線路（トリプレート線路）９を伝搬するＲＦ信号は、疑似同軸を形成するように配置された信号接続パッド８に伝達され、同じく疑似同軸を形成するように配置されたコンタクト端子７を通って誘電体多層基板１の裏面の信号接続パッド６に伝わる。誘電体多層基板１内では、疑似同軸及びトリプレート線路となるＲＦ線路１０により誘電体多層基板１の表面のパッドに接続されたボンディングワイヤ１１を介してＲＦＩＣ４に伝達される。
【００１５】
このような構成とすることにより、ＲＦＩＣ４で発生した熱は、サーマルビアホール１４を介して効果的に金属キャリア２を通ってシャーシ５側へ放熱される。また、ＲＦ線路９、１０は、入出力インタフェース基板３及び誘電体多層基板１内でトリプレートや疑似同軸線路とし、ＲＦＩＣ４には電磁シールドキャップ１５を施し、信号接続部においてＲＦ信号端子をグランドで囲んだ疑似同軸構成としているため、ＲＦ信号の外部への漏洩を低減できる。ＲＦ信号の漏洩を低減することにより、ＲＦ信号の結合に起因する特性劣化を回避できる。
【００１６】
入出力インタフェース基板３と誘電体多層基板１との間の信号接続にばね性を有する小型なコンタクト端子７による対向パッド間の面間接続を用いているため、接続に起因する寄生インダクタンスを低減でき、半導体パッケージ１７の小型化も図れる。
【００１７】
また、ばねのたわみ量により入出力インタフェース基板３及び金属キャリア２の厚さの誤差を吸収できる。また、複数回の着脱が可能であり、ＲＦＩＣ４の故障時に容易に半導体パッケージ１７の交換ができ、モジュールの低コスト化が図れる。
【００１８】
本実施の形態では、コンタクト端子７は誘電体多層基板１のハンドリング性向上のため、入出力インタフェース基板３上の信号接続パッド８に接合されているが、誘電体多層基板１側に予め接合しても良い。
【００１９】
本実施の形態によれば、誘電体多層基板は金属キャリアを介してシャーシにねじ締めされるため、放熱性に優れる。また、ＲＦ線路の接続は、ばね性を有するコンタクト端子を介してなされているため、接続に起因するインダクタ成分を低減でき、特性の改善と放射の抑圧とを図れる。さらに、故障時のリワークが容易であり、低コスト化を図ることができる。加えて、半導体パッケージ／入出力インタフェース基板を含めＲＦ線路接続部について信号端子の周りにグランド端子を配置し疑似同軸形態とすることにより半導体パッケージ及び入出力インタフェース基板外部への信号漏洩をさらに低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上のように、本発明にかかる半導体モジュールは、高周波集積回路で生じる熱の放熱成に優れ、特性の変動や電磁波の漏洩を抑えられる点で有用である。
【符号の説明】
【００２１】
１ 誘電体多層基板
２ 金属キャリア
３ 入出力インタフェース基板
４ ＲＦＩＣ
５ シャーシ
６、８ 信号接続パッド
７ コンタクト端子
９、１０ ＲＦ線路
１１ ボンディングワイヤ
１２ ＲＦ信号用接続パッド
１３ 電源／制御信号用接続パッド
１４ サーマルビアホール
１５ 電磁シールドキャップ
１６ ネジ穴
１７ 半導体パッケージ
２０ 半導体モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体モジュールにおいて一般的に用いられている半導体パッケージとインタフェース基板とをワイヤやリボンにより接続する構成では、高周波集積回路を用いる場合にはワイヤ等の寄生インダクタにより特性が変動したり、ワイヤ等の部分から電磁波が空間に放射されるという問題があった。
【０００３】
特許文献１には、高発熱ＩＣを含む半導体パッケージをＢＧＡ実装によりインタフェース基板（樹脂基板）上に実装した構成が開示されているが、このような構成とすることによって、寄生インダクタの低減と空間放射抑圧とを図ることも試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２９１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、樹脂基板を介するため放熱面からＩＣまでの熱抵抗が増大してＩＣの温度が上昇し、信頼性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電磁波の漏洩による特性の変動を抑え、高周波集積回路の放熱性に優れた半導体モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、金属キャリアと、誘電体多層基板を表裏に貫通するサーマルビアホールと、誘電体多層基板の表裏をつなぐ第１の信号線とを有し、一部が金属キャリアからはみ出すように金属キャリアの上に接合されて、金属キャリアからはみ出た部分の下面に第１の信号線の接続用パッドが配置される誘電体多層基板と、誘電体多層基板上に実装されて、誘電体多層基板の表面で第１の信号線と電気的に接続され、サーマルビアホールを介して金属キャリアと熱的に接続される高周波集積回路と、誘電体多層基板の金属キャリアからはみ出た部分と重なるように金属キャリアに隣接して配置され、第２の信号線を有し、第２の信号線の接続用パッドが第１の信号線の接続用パッドと対向するように形成された入出力インタフェース基板と、ばね性を有し、第１の信号線の接続用パッドと第２の信号線の接続用パッドとの間に挟持されて第１の信号線の接続用パッドと第２の信号線の接続用パッドとを電気的に接続するコンタクト端子と、金属キャリア、誘電体多層基板及び高周波集積回路を含んだ半導体パッケージと、入出力インタフェース基板及び半導体パッケージを収容するシャーシとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電磁波の漏洩による特性の変動を抑えることができ、かつ高周波集積回路の放熱性に優れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明にかかる半導体モジュールの実施の形態の構成を示す図である。
【図２】図２は、半導体パッケージの下面図である。
【図３】図３は、コンタクト端子の形状の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる半導体モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる半導体モジュールの実施の形態の構成を示す図である。半導体モジュール２０は、誘電体多層基板１、金属キャリア２及びＲＦＩＣ４を含んだ半導体パッケージ１７と、入出力インタフェース基板３と、コンタクト端子７と、これらを収容するシャーシ５とを備える。図２は、半導体パッケージ１７の下面図である。誘電体多層基板１は、金属キャリア２に接合され、ネジ穴１６を介してシャーシ５に固定される。誘電体多層基板１の上（例えばキャビティ部１ａ）には発熱体であるＲＦＩＣ（高周波集積回路）４が実装され、第１の信号線であるＲＦ線路１０にボンディングワイヤ１１を介して誘電体多層基板１の表面で電気的に接続される。ＲＦＩＣ４の直下には、放熱のためにサーマルビアホール１４が配置されており、電磁シールドキャップ１５が誘電体多層基板１に接合されている。
【００１２】
誘電体多層基板１は、一部が金属キャリア２の長辺から突出するように配置される。誘電体多層基板１の裏面が露出している部分（金属キャリア２の長辺から突出している部分）には、第１の信号線の接続用パッドとしてのＲＦ信号用接続パッド１２及び電源／制御信号用接続パッド１３が設けられている。ＲＦ信号用接続パッド１２及び電源／制御信号用接続パッド１３が設けられた部分が入出力インタフェース基板３と対向し、それぞれの信号接続パッド直下にある入出力インタフェース基板３上の第２の信号線の接続用パッドとしての信号接続パッド８間とでばね性を有する小型のコンタクト端子７を介して接続されている。
【００１３】
図３は、コンタクト端子７の形状の一例を示す図である。コンタクト端子７は、図３に示すように、入出力インタフェース基板３上の信号接続パッド８に予め接合されており、小型かつばね性を有するもので、金属キャリア２をねじ締めすることにより、誘電体多層基板１裏面の信号接続パッド６と接触する。
【００１４】
第２の信号線である入出力インタフェース基板３のＲＦ線路（トリプレート線路）９を伝搬するＲＦ信号は、疑似同軸を形成するように配置された信号接続パッド８に伝達され、同じく疑似同軸を形成するように配置されたコンタクト端子７を通って誘電体多層基板１の裏面の信号接続パッド６に伝わる。誘電体多層基板１内では、疑似同軸及びトリプレート線路となるＲＦ線路１０により誘電体多層基板１の表面のパッドに接続されたボンディングワイヤ１１を介してＲＦＩＣ４に伝達される。
【００１５】
このような構成とすることにより、ＲＦＩＣ４で発生した熱は、サーマルビアホール１４を介して効果的に金属キャリア２を通ってシャーシ５側へ放熱される。また、ＲＦ線路９、１０は、入出力インタフェース基板３及び誘電体多層基板１内でトリプレートや疑似同軸線路とし、ＲＦＩＣ４には電磁シールドキャップ１５を施し、信号接続部においてＲＦ信号端子をグランドで囲んだ疑似同軸構成としているため、ＲＦ信号の外部への漏洩を低減できる。ＲＦ信号の漏洩を低減することにより、ＲＦ信号の結合に起因する特性劣化を回避できる。
【００１６】
入出力インタフェース基板３と誘電体多層基板１との間の信号接続にばね性を有する小型なコンタクト端子７による対向パッド間の面間接続を用いているため、接続に起因する寄生インダクタンスを低減でき、半導体パッケージ１７の小型化も図れる。
【００１７】
また、ばねのたわみ量により入出力インタフェース基板３及び金属キャリア２の厚さの誤差を吸収できる。また、複数回の着脱が可能であり、ＲＦＩＣ４の故障時に容易に半導体パッケージ１７の交換ができ、モジュールの低コスト化が図れる。
【００１８】
本実施の形態では、コンタクト端子７は誘電体多層基板１のハンドリング性向上のため、入出力インタフェース基板３上の信号接続パッド８に接合されているが、誘電体多層基板１側に予め接合しても良い。
【００１９】
本実施の形態によれば、誘電体多層基板は金属キャリアを介してシャーシにねじ締めされるため、放熱性に優れる。また、ＲＦ線路の接続は、ばね性を有するコンタクト端子を介してなされているため、接続に起因するインダクタ成分を低減でき、特性の改善と放射の抑圧とを図れる。さらに、故障時のリワークが容易であり、低コスト化を図ることができる。加えて、半導体パッケージ／入出力インタフェース基板を含めＲＦ線路接続部について信号端子の周りにグランド端子を配置し疑似同軸形態とすることにより半導体パッケージ及び入出力インタフェース基板外部への信号漏洩をさらに低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上のように、本発明にかかる半導体モジュールは、高周波集積回路で生じる熱の放熱成に優れ、特性の変動や電磁波の漏洩を抑えられる点で有用である。
【符号の説明】
【００２１】
１ 誘電体多層基板
２ 金属キャリア
３ 入出力インタフェース基板
４ ＲＦＩＣ
５ シャーシ
６、８ 信号接続パッド
７ コンタクト端子
９、１０ ＲＦ線路
１１ ボンディングワイヤ
１２ ＲＦ信号用接続パッド
１３ 電源／制御信号用接続パッド
１４ サーマルビアホール
１５ 電磁シールドキャップ
１６ ネジ穴
１７ 半導体パッケージ
２０ 半導体モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属キャリアと、
誘電体多層基板を表裏に貫通するサーマルビアホールと、該誘電体多層基板の表裏をつなぐ第１の信号線とを有し、一部が前記金属キャリアからはみ出すように該金属キャリアの上に接合されて、該金属キャリアからはみ出た部分の下面に前記第１の信号線の接続用パッドが配置される前記誘電体多層基板と、
前記誘電体多層基板上に実装されて、該誘電体多層基板の表面で前記第１の信号線と電気的に接続され、前記サーマルビアホールを介して前記金属キャリアと熱的に接続される高周波集積回路と、
前記誘電体多層基板の前記金属キャリアからはみ出た部分と重なるように前記金属キャリアに隣接して配置され、第２の信号線を有し、該第２の信号線の接続用パッドが前記第１の信号線の接続用パッドと対向するように形成された入出力インタフェース基板と、
ばね性を有し、前記第１の信号線の接続用パッドと前記第２の信号線の接続用パッドとの間に挟持されて前記第１の信号線の接続用パッドと前記第２の信号線の接続用パッドとを電気的に接続するコンタクト端子と、
前記金属キャリア、前記誘電体多層基板及び前記高周波集積回路を含んだ半導体パッケージと、
前記入出力インタフェース基板及び前記半導体パッケージを収容するシャーシとを備えることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記コンタクト端子が前記第２の信号線の接続用パッドに接合されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記コンタクト端子が前記第１の信号線の接続用パッドに接合されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記高周波集積回路を覆うように前記誘電体多層基板に接合された電磁シールドキャップを有し、
前記第１の信号線の接続用パッド及び前記第２の信号線の接続用パッドは、信号パッドの周囲にグラウンドを配置した疑似同軸線路の配置であり、前記第１の信号線及び前記第２の信号線は、疑似同軸線路構造又はトリプレート線路構造であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の半導体モジュール。
【請求項１】
金属キャリアと、
誘電体多層基板を表裏に貫通するサーマルビアホールと、該誘電体多層基板の表裏をつなぐ第１の信号線とを有し、一部が前記金属キャリアからはみ出すように該金属キャリアの上に接合されて、該金属キャリアからはみ出た部分の下面に前記第１の信号線の接続用パッドが配置される前記誘電体多層基板と、
前記誘電体多層基板上に実装されて、該誘電体多層基板の表面で前記第１の信号線と電気的に接続され、前記サーマルビアホールを介して前記金属キャリアと熱的に接続される高周波集積回路と、
前記誘電体多層基板の前記金属キャリアからはみ出た部分と重なるように前記金属キャリアに隣接して配置され、第２の信号線を有し、該第２の信号線の接続用パッドが前記第１の信号線の接続用パッドと対向するように形成された入出力インタフェース基板と、
ばね性を有し、前記第１の信号線の接続用パッドと前記第２の信号線の接続用パッドとの間に挟持されて前記第１の信号線の接続用パッドと前記第２の信号線の接続用パッドとを電気的に接続するコンタクト端子と、
前記金属キャリア、前記誘電体多層基板及び前記高周波集積回路を含んだ半導体パッケージと、
前記入出力インタフェース基板及び前記半導体パッケージを収容するシャーシとを備えることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記コンタクト端子が前記第２の信号線の接続用パッドに接合されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記コンタクト端子が前記第１の信号線の接続用パッドに接合されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記高周波集積回路を覆うように前記誘電体多層基板に接合された電磁シールドキャップを有し、
前記第１の信号線の接続用パッド及び前記第２の信号線の接続用パッドは、信号パッドの周囲にグラウンドを配置した疑似同軸線路の配置であり、前記第１の信号線及び前記第２の信号線は、疑似同軸線路構造又はトリプレート線路構造であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の半導体モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−９８２００（Ｐ２０１３−９８２００Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６８１１（Ｐ２０１１−２３６８１１）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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