專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體模塊以及半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體模塊以及半導(dǎo)體裝置，特別是涉及一種用于分離半導(dǎo)體裝置所產(chǎn)生熱量的散熱以及電路的接地的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置中，為了工作的穩(wěn)定化，要求有效地放出由半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量。例如在日本特開(kāi)平4-174547號(hào)公報(bào)中公開(kāi)一種用于電力用半導(dǎo)體裝置的引線框架的結(jié)構(gòu)。根據(jù)日本特開(kāi)平4-174547號(hào)公報(bào)，引線框架的島形成為比引線框架的外部引線 (outer lead)厚。半導(dǎo)體芯片所產(chǎn)生的熱量被島吸收。通過(guò)對(duì)島加厚，能夠加快放出來(lái)自半導(dǎo)體芯片的熱量。島的位于與安裝有半導(dǎo)體芯片的面相反一側(cè)的面不被樹(shù)脂覆蓋而露出。通過(guò)使該露出的面與散熱片等進(jìn)行接觸，能夠加快放出由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱量。在日本特開(kāi)平6-61396號(hào)公報(bào)中公開(kāi)一種引線框架，該引線框架維持半導(dǎo)體裝置的特性的同時(shí)提高散熱效果。該引線框架包括用于安裝半導(dǎo)體芯片的載置臺(tái)。在載置臺(tái)的背面安裝有散熱板。在日本特開(kāi)2007-165442號(hào)公報(bào)中公開(kāi)一種能夠提高散熱性和高頻特性的注塑封裝件(mold package)。該注塑封裝件具有連接有半導(dǎo)體芯片的厚膜引線電極和比該厚膜引線電極薄的引線電極。厚膜引線電極的下表面在封裝件的下表面露出，并且其作為散熱電極而使用。另一方面，厚膜引線電極上表面的一部分在封裝件的上表面露出，并且作為接地電極而使用。在以高頻或者高輸出進(jìn)行工作的半導(dǎo)體裝置的情況下，半導(dǎo)體芯片的接地變得尤其重要。在較多情況下，半導(dǎo)體芯片的背面電極被用作接地電極，并且通過(guò)芯片焊接材料 (die bondingmaterial)與引線框架電連接。從半導(dǎo)體芯片的背面輸出的接地電流的路徑數(shù)越增加越能夠使接地電極的電位穩(wěn)定化。然而，在日本特開(kāi)平4-174547號(hào)公報(bào)以及日本特開(kāi)平6-61396號(hào)公報(bào)中沒(méi)有具體說(shuō)明用于確保接地電流的路徑的結(jié)構(gòu)。另一方面，要求包括有電路基板和以高頻或者高輸出進(jìn)行工作的半導(dǎo)體裝置的模塊小型化。根據(jù)日本特開(kāi)平6-61396號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)，將接地電極和散熱電極分別配置在封裝件的上表面和下表面，因此能夠以接地電流的方向與熱流的方向變得相互反向的方式分離接地電流和熱流。由此，能夠使模塊小型化。然而，根據(jù)日本特開(kāi)2007-165442號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)，接地電流的路徑限定于由厚膜引線電極形成的路徑。如上所述，從半導(dǎo)體裝置工作的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，接地路徑的數(shù)量越多越好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，其目的在于實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體模塊的小型化、有效散熱以及可靠的接地。本發(fā)明的一個(gè)方案的半導(dǎo)體模塊包括至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片、基座、電路基板、第一引線端子以及連接構(gòu)件?；哂兄鞅砻?，該主表面形成有用于安裝至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片的凹部，并且基座與至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片熱連接且電連接。電路基板具有第一接地圖案， 并且該電路基板配置于基座的主表面上。第一引線端子與基座一體地形成，并且該第一引線端子與電路基板的第一接地圖案相連接。連接構(gòu)件將作為基座的主表面的一部分的凹部的外周部和電路基板的第一接地圖案電連接，并且將基座和電路基板機(jī)械連接。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，將電路基板配置于基座的主表面上。從半導(dǎo)體芯片輸出的接地電流流向電路基板的第一接地圖案。于是，接地電流流向半導(dǎo)體芯片的上方。另一方面，由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱量通過(guò)基座被放出。因而能夠分離電流的朝向和熱流的朝向，因此能夠?qū)崿F(xiàn)有效的散熱，并且能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體模塊的小型化。而且，第一引線端子和連接構(gòu)件分別形成供接地電流流過(guò)的路徑。由此能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體芯片可靠地接地。優(yōu)選基座包括突起部，該突起部形成為從凹部底面向主表面延伸。電路基板還具有第二接地圖案，該第二接地圖案與突起部相連接并且具有與第一接地圖案的電位相等的電位。至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片包括以相互隔著突起部的方式配置在凹部?jī)?nèi)的第一和第二半導(dǎo)體芯片。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，形成于第一和第二半導(dǎo)體芯片之間的突起部形成接地電流的路徑。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體芯片可靠地接地。優(yōu)選基座還包括散熱面，該散熱面位于主表面相反側(cè)并且具有凸部。半導(dǎo)體模塊還包括樹(shù)脂。該樹(shù)脂覆蓋基座的主表面的一部分從而填充凹部，并且覆蓋凸部的外周。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠保護(hù)半導(dǎo)體芯片使它們免受水分或者撞擊影響。并且，能夠防止散熱面整體被樹(shù)脂覆蓋，因此能夠有效地放出散熱。優(yōu)選第一引線端子的從樹(shù)脂的表面突出部分長(zhǎng)度為0. 15mm以上。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，利用焊錫等，能夠?qū)⒌谝灰€端子連接至電路基板的電極圖案。優(yōu)選在將與基座的主表面垂直的方向的長(zhǎng)度定義為高度的情況下，第一引線端子的以從樹(shù)脂露出的主表面的一部分區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)的高度為0. 3mm以下。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，利用焊錫等，能夠?qū)⒌谝灰€端子連接至電路基板的電極圖案。優(yōu)選連接構(gòu)件是螺絲。供螺絲通過(guò)的孔分別形成于主表面的外周部以及電路基板的第一接地圖案。半導(dǎo)體模塊還具備散熱器。該散熱器與散熱面的凸部接觸，并且利用螺絲來(lái)固定基座以及電路基板。主表面的外周部借助螺絲與第一接地圖案接觸。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠利用螺絲將基座與電路基板進(jìn)行電連接。并且，能夠使散熱器與基座緊密接合。優(yōu)選孔的直徑為2mm以上。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠使用普通的螺絲。優(yōu)選半導(dǎo)體模塊還具備第二引線端子，該第二引線端子與至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片電連接。在第二引線端子上形成貫通孔。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在利用焊錫將第二引線端子連接至電路基板時(shí)，焊錫容易地在第二引線端子表面擴(kuò)散。作為其它優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)在貫通孔的位置切斷第二引線端子來(lái)還能夠縮短第二引線端子。本發(fā)明的其它技術(shù)方案的半導(dǎo)體裝置包括至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片、基座以及引線端子?；哂兄鞅砻妫撝鞅砻嫘纬捎邪惭b至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片的凹部，并且基座與至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片熱連接且電連接。引線端子與基座一體地形成，并且與配置于基座的主表面上的電路基板的接地圖案相連接。供連接構(gòu)件通過(guò)的孔形成于作為基座的主表面的一部分的凹部的外周部，上述連接構(gòu)件將基座與電路基板機(jī)械連接且電連接。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)㈦娐坊迮渲糜诨闹鞅砻嫔?。由此，能夠使接地電流流向半?dǎo)體芯片上方。另一方面，由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱量通過(guò)基座被放出。因而能夠分離電流的朝向以及熱流的朝向，因此能夠?qū)崿F(xiàn)有效的散熱，并且能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體模塊的小型化。 而且，第一引線端子和連接構(gòu)件分別形成接地電流所流過(guò)的路徑。由此能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體芯片可靠地接地。根據(jù)本發(fā)明，不僅使熱流的方向與接地電流所流過(guò)的方向分離，還能夠增加接地電流的路徑。因而，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體模塊的小型化、有效散熱以及可靠接地。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體模塊的俯視圖。圖2是圖1所示半導(dǎo)體模塊的主視圖。圖3是用于說(shuō)明實(shí)施方式1的電路基板和半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖4是圖1的IV-IV截面圖。圖5是圖1的V-V截面圖。圖6是表示使實(shí)施方式1的高頻放大器101模塊化的等效電路的圖。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的高頻放大器的第一比較例的俯視圖。圖8是圖7示出的比較例的主視圖。圖9是圖7的IX-IX截面圖。圖10是表示使圖7 圖9示出的高頻放大器201的結(jié)構(gòu)要素模塊化的等效電路的圖。圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的高頻放大器的第二比較例的等效電路圖。圖12是用于說(shuō)明引線端子9A、9B的共面度(coplanarity)的圖。圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的高頻放大器102的俯視圖。圖14是表示高頻放大器102所具有的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖15是圖13示出的高頻放大器102的XV-XV截面圖。圖16是表示使實(shí)施方式2的高頻放大器102模塊化的等效電路的圖。圖17是本發(fā)明的實(shí)施方式3的高頻放大器103的俯視圖。圖18是表示高頻放大器103所具有的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，圖中對(duì)相同或者相當(dāng)部分附加相同附圖標(biāo)記而不重復(fù)其說(shuō)明。作為本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊，下面說(shuō)明高頻放大器。但是，能夠?qū)⒈景l(fā)明應(yīng)用于具有電路基板和半導(dǎo)體裝置的模塊。因而，本發(fā)明并不限于僅應(yīng)用于高頻放大器。[實(shí)施方式1]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體模塊的俯視圖。圖2是圖1示出的半導(dǎo)體模塊的主視圖。在以后的說(shuō)明中，將高頻放大器101的高度方向定義為y軸方向，并且將高頻放大器101的水平方向定義為χ軸方向。參照?qǐng)D1以及圖2，高頻放大器101是本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體模塊。高頻放大器101包括半導(dǎo)體裝置1、電路基板2、散熱器3以及螺釘(螺絲)4、4A、4B。半導(dǎo)體裝置 1具有基座5、密封樹(shù)脂8、引線端子9A、9B、10、11。將電路基板2配置于半導(dǎo)體裝置1上側(cè)。電路基板2具有相互位于相反側(cè)的主表面2A、2B。主表面2A朝向高頻放大器101上方。散熱器3配置于半導(dǎo)體裝置1下側(cè)。半導(dǎo)體裝置1被電路基板2與散熱器3夾持，并且被螺絲4A、4B固定。利用螺釘4A、4B以及多個(gè)螺釘4將電路基板2固定于散熱器 3。不特別限定螺釘4的數(shù)量。圖3是用于說(shuō)明實(shí)施方式1的電路基板和半導(dǎo)體裝置的俯視圖。參照?qǐng)D3以及圖 1，通過(guò)回流焊接等方法將半導(dǎo)體裝置1固定于電路基板2的主表面2B。分別供螺釘4A、4B 通過(guò)的貫通孔12A、12B形成于基座5上。分別與貫通孔12A、12B對(duì)應(yīng)的兩個(gè)貫通孔形成于電路基板2。直徑d表示貫通孔12A、12B的直徑。優(yōu)選直徑d為2mm以上。由此，能夠?qū)⑵胀ǖ穆葆斒褂糜诟哳l放大器101。因而，能夠降低高頻放大器101的成本。電路基板2具有輸入匹配電路和輸出匹配電路。電路基板2具有接地圖案2C、2D， 該接地圖案2C、2D具有接地電位。接地圖案2C、2D是用于使輸入匹配電路和輸出匹配電路接地的電極圖案。半導(dǎo)體裝置1具有引線端子9A、9B、10、11。引線端子9A、9B與基座5 —體化。由此引線端子9A、9B與基座5電連接。引線端子9A、9B從密封樹(shù)脂8突出。引線端子9A、9B 通過(guò)焊錫等與電路基板2的接地圖案2C、2D電連接。如后詳述那樣，引線端子9A、9B通過(guò)基座5與半導(dǎo)體元件的接地電極進(jìn)行電連接。將引線端子9A、9B的以密封樹(shù)脂8的側(cè)面為基準(zhǔn)的長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)。優(yōu)選長(zhǎng)度L為 0. 15mm以上。長(zhǎng)度L為0. 15mm以上的話，能夠?qū)⒁€端子9A、9B可靠地連接至電路基板2 的接地圖案2D、2C。利用螺釘4、4A、4B將電路基板2固定于散熱器3，由此基座5的散熱面與散熱器3 接觸。散熱面是圖3示出的基座5的表面。基座5的散熱面與散熱器3接觸，由此將半導(dǎo)體裝置1與散熱器3熱連接。引線端子10與電路基板2的主表面2B接觸，并且通過(guò)焊錫等與電路基板2的輸入匹配電路電連接。引線端子11與電路基板2的主表面2B接觸，并且通過(guò)焊錫等與電路基板2的輸出匹配電路電連接。在引線端子10上形成貫通孔10A、10B。同樣地，在引線端子11上形成貫通孔11A、 IlB0在引線端子10、11上分別形成貫通孔，由此容易地使焊錫在各引線端子的表面上擴(kuò)散。貫通孔10A、10B、11A、11B的形狀在一個(gè)實(shí)施方式中呈長(zhǎng)方形，但是也可以是其它形狀。圖4是圖1的IV-IV截面圖。參照?qǐng)D4，半導(dǎo)體裝置1包括導(dǎo)電性基座5、半導(dǎo)體芯片6、芯片焊接材料7以及密封樹(shù)脂8?；?的主要成分為金屬(例如銅)?；?具有主表面5A。凹部5C形成于主表面5A。凹部5C的底面位于低于引線端子9A、9B的位置?；?還具有主表面5B。主表面5B位于主表面5A相反側(cè)。主表面5B與散熱器 3的主表面20接觸。S卩，主表面5B作為散熱面而發(fā)揮功能。
將半導(dǎo)體芯片6配置于基座5的凹部5C。在本發(fā)明的實(shí)施方式中半導(dǎo)體芯片6 為晶體管元件，更具體地說(shuō)，是FET (場(chǎng)效應(yīng)型晶體管)。但是，不特別限定半導(dǎo)體芯片的種類(lèi)。芯片焊接材料7將半導(dǎo)體芯片6和基座5電連接且機(jī)械連接。芯片焊接材料7例如為焊錫。在半導(dǎo)體芯片6背面形成接地電極。半導(dǎo)體芯片6借助芯片焊接材料7與基座5 電連接且熱連接。引線端子9A、B9與基座5相連接，并且與電路基板2的接地圖案相連接。密封樹(shù)脂8填充基座5的凹部5C。在半導(dǎo)體裝置1上配置電路基板2。圖5是圖1的V-V截面圖。參照?qǐng)D5，半導(dǎo)體裝置1還包括引線端子10、11以及引線13、14。引線13用于連接引線端子10和形成于半導(dǎo)體芯片6上的芯片焊盤(pán)(未圖示)。 引線14用于連接引線端子11和形成于半導(dǎo)體芯片6上的芯片焊盤(pán)(未圖示)。基座5的主表面5B包括中央部15和外周部16。中央部15比外周部16向高頻放大器101下方突出。即主表面5B具有凸部。密封樹(shù)脂8覆蓋主表面5B的凸部(中央部 15)外周。密封樹(shù)脂8的表面形成于比主表面5B的中央部15靠里(圖中上方)的位置。 在密封樹(shù)脂8的表面和基座5的主表面5B處于大致相同(高度)位置的情況下，根據(jù)散熱器3的主表面20的粗糙情況，有可能使基座5的主表面5B與散熱器3的主表面20之間的接觸變得不充分。主表面5B的中央部15從密封樹(shù)脂8突出，因此能夠使基座5與散熱器 3的主表面20可靠地接觸。高度差Tl表示密封樹(shù)脂8表面與基座5的主表面5B的中央部15之間的高度差。 優(yōu)選高度差Tl為10 μ m以上。高度差Tl為10 μ m的話，能夠使基座5的主表面5B的中央部15與散熱器3的主表面20之間的接觸被密封樹(shù)脂8妨礙的可能性變小。引線端子9A、9B與電路基板2的接地圖案2D、2C相連接，由此形成兩個(gè)接地電流的路徑。下面，也將接地電流的路徑稱(chēng)為“接地路徑”。一個(gè)路徑是半導(dǎo)體芯片6的背面電極至電路基板2的接地圖案2D的路徑，由芯片焊接材料7、基座5以及引線端子9A構(gòu)成。 另一個(gè)路徑是半導(dǎo)體芯片6的背面電極至電路基板2的接地圖案2C的路徑，由芯片焊接材料7、基座5以及引線端子9B構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，還利用螺絲4A、4B形成兩個(gè)接地路徑。一個(gè)路徑是半導(dǎo)體芯片6的背面電極至接地圖案2C的路徑，由芯片焊接材料7、基座5以及螺絲4A構(gòu)成。 另一個(gè)路徑是半導(dǎo)體芯片6的背面電極至接地圖案2D的路徑，由芯片焊接材料7、基座5以及螺絲4B構(gòu)成。圖6是表示使實(shí)施方式1的高頻放大器101模塊化的等效電路的圖。參照?qǐng)D6，半導(dǎo)體芯片6是FET。半導(dǎo)體芯片6的柵極與輸入匹配電路相連接，該輸入匹配電路包括電容器Cll以及電感器L11。半導(dǎo)體芯片6的漏極與輸出匹配電路相連接，該輸出匹配電路包括電容器C21以及電感器L21。半導(dǎo)體芯片6的源極在連接點(diǎn)Jl處與接地用電感器Ll L4 相連接。半導(dǎo)體芯片6的柵極借助引線13與引線端子10相連接。半導(dǎo)體芯片6的漏極借助引線14與引線端子11相連接。半導(dǎo)體芯片6的源極與半導(dǎo)體芯片的背面電極對(duì)應(yīng)。半導(dǎo)體芯片6的源極借助芯片焊接材料7與基座5相連接。連接點(diǎn)Jl與半導(dǎo)體芯片6 (包括芯片焊接材料7)和基座5之間的分界面對(duì)應(yīng)。電感器Ll等效地表示半導(dǎo)體芯片6至引線端子9A的接地電流的路徑。電感器L2等效地表示半導(dǎo)體芯片6至引線端子9B的接地電流的路徑。電感器L3等效地表示半導(dǎo)體芯片6至螺絲4A的接地電流的路徑。電感器L4等效地表示半導(dǎo)體芯片6至螺絲4B的接地電流的路徑。連接點(diǎn)J2與電感器L3的一端對(duì)應(yīng)。連接點(diǎn)J3與電感器L4的一端對(duì)應(yīng)。引線端子9A與電路基板2的接地節(jié)點(diǎn)&idl相連接。引線端子9B與電路基板2 的接地節(jié)點(diǎn)&id2相連接。螺釘4A與電路基板2的接地節(jié)點(diǎn)&id3相連接。螺釘4B與電路基板2的接地節(jié)點(diǎn)&id4相連接。接地節(jié)點(diǎn)&idl、&id4與電路基板2的接地圖案2D對(duì)應(yīng)。 接地節(jié)點(diǎn)Gnd2、Gnd3與電路基板2的接地圖案2C對(duì)應(yīng)。在半導(dǎo)體芯片6工作時(shí)，電流從半導(dǎo)體芯片6的漏極流向半導(dǎo)體芯片6的源極。從半導(dǎo)體芯片6的源極流出的電流、即接地電流分別經(jīng)由電感器Ll L4流向電路基板2的接地節(jié)點(diǎn)(&idl &id4)。在實(shí)施方式1中，接地電流分別經(jīng)由上述四個(gè)路徑流向半導(dǎo)體裝置1上方。另一方面，由于半導(dǎo)體芯片6工作，電力Pd被消耗，并且半導(dǎo)體芯片6產(chǎn)生熱量。 由半導(dǎo)體芯片6產(chǎn)生的熱量經(jīng)由基座5和散熱器3被放出到大氣40。通過(guò)大氣40、溫度 Tj、Tc、消耗電力Pd、熱阻Rth [j-c]、Rthf表現(xiàn)高頻放大器101的等效導(dǎo)熱路徑。溫度Tj表示半導(dǎo)體芯片6的接合溫度。溫度Tc表示基座5的主表面5B (中央部 15)與散熱器3的主表面20之間的接觸點(diǎn)處的溫度。熱阻Rth[j-c]表示從半導(dǎo)體芯片6 與基座5之間的連接部至基座5的主表面5B(中央部15)的殼體(case)間熱阻。Rthf表示從散熱器3上表面(主表面20)至散熱器3下表面的熱阻。散熱器3下表面與大氣40 接觸。由半導(dǎo)體芯片6產(chǎn)生的熱量經(jīng)由基座5和散熱器3流向散熱器3下方。即，根據(jù)實(shí)施方式1，接地電流和熱量都沿y軸方向流動(dòng)。但是，以接地電流的朝向與熱流的朝向彼此反向的方式分離接地電流的朝向與熱流的朝向。由此能夠使半導(dǎo)體模塊小型化。并且，根據(jù)實(shí)施方式1，除了引線端子9A、9B以外，還利用螺絲4A、4B形成接地電流的路徑，因此能夠增加接地電流的路徑。由此，能夠使半導(dǎo)體芯片6的背面電極(接地電極)可靠地接地。因而，根據(jù)實(shí)施方式1，能夠獲得一種能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，并且能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)有效的散熱以及可靠的接地。下面，通過(guò)實(shí)施方式1與其比較例的對(duì)比來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。[比較例]圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的高頻放大器的第一比較例的俯視圖。圖8是圖7 示出的比較例的主視圖。參照?qǐng)D7以及圖8，高頻放大器201具有半導(dǎo)體裝置51、電路基板52A、52B、散熱器 3以及引線端子59A、59B、60、61。將引線端子59A、59B相對(duì)于半導(dǎo)體裝置51獨(dú)立設(shè)置。引線端子59A、59B是接地用端子，引線端子60、61分別是輸出端子和輸入端子。電路基板52A、52B分別是輸入匹配電路和輸出匹配電路。將半導(dǎo)體裝置51配置于散熱器3的表面。半導(dǎo)體裝置51經(jīng)由引線端子60、61與電路基板52A、52B電連接。半導(dǎo)體裝置51被螺釘54A、54B固定于散熱器3且與引線端子59A、59B相連接。引線端子59A、 59B與電路基板52A和52B各自的接地圖案(未圖示)電連接。圖9是圖7的IX-IX截面圖。參照?qǐng)D9，半導(dǎo)體裝置51具備基座55、半導(dǎo)體芯片 6、芯片焊接材料7以及蓋58。基座55的主要成分為金屬(例如銅)。與本發(fā)明的實(shí)施方式1有所不同，在基座陽(yáng)的主表面沒(méi)有形成凹部。芯片焊接材料7將半導(dǎo)體芯片6與基座55進(jìn)行電連接且熱連接。蓋58覆蓋半導(dǎo)體芯片6。引線端子59A、59B借助螺釘54A、54B 與基座55貼緊。引線端子59A、59B借助錫焊等方法與電路基板52A、52B相連接。散熱用潤(rùn)滑脂63存在于基座55與散熱器3之間的間隙，從而半導(dǎo)體芯片6所產(chǎn)生的熱量容易地傳導(dǎo)至散熱器3。在散熱用潤(rùn)滑脂63為絕緣材料的情況下基座55與散熱器3的電連接受阻。但是，半導(dǎo)體芯片6的背面電極經(jīng)由芯片焊接材料7、基座55、引線端子59A、59B與電路基板52A、52B各自的接地圖案相連接。由此，形成從半導(dǎo)體芯片6的背面電極輸出的接地電流的路徑。圖10是表示使圖7 圖9示出的高頻放大器201的結(jié)構(gòu)要素模塊化的等效電路的圖。參照?qǐng)D10，連接點(diǎn)Jl是半導(dǎo)體芯片6與接地用電感器L10、L20的連接點(diǎn)。連接點(diǎn) Jl表示半導(dǎo)體芯片6 (包括芯片焊接材料7)與基座55之間的分界面。接地用電感器LlO與將各個(gè)引線端子59A、59B與電路基板52A進(jìn)行連接的部分對(duì)應(yīng)。接地用電感器L20與將各個(gè)引線端子59A、59B與電路基板52B進(jìn)行連接的部分對(duì)應(yīng)。 接地用電感器LlO在連接點(diǎn)Jll處與電路基板52A的接地節(jié)點(diǎn)&idl相連接。接地用電感器L20在連接點(diǎn)J12處與電路基板52B的接地節(jié)點(diǎn)&id2相連接。電路基板52A具有與半導(dǎo)體芯片6的漏極相連接的電感器L21和電感器C21。電路基板52B具有與半導(dǎo)體芯片6 的柵極相連接的電感器Ll 1和電感器Cl 1。電路基板52A、52B和半導(dǎo)體裝置51配置于散熱器3上且沿χ軸方向進(jìn)行配置。 從半導(dǎo)體芯片6的源極輸出的電流經(jīng)由接地用電感器L20流入到電路基板52Α的接地節(jié)點(diǎn) Gnd2,并且經(jīng)由接地用電感器LlO流入到電路基板52B的接地節(jié)點(diǎn)&idl。因而，接地電流流向水平方向(χ軸方向)。另一方面，半導(dǎo)體芯片6的接合溫度Tj經(jīng)由熱阻Rth [j-c]和熱阻Rthf與大氣40 進(jìn)行熱連接。熱阻Rth[j-c]表示從半導(dǎo)體芯片6與基座55之間的接合部至基座55下表面的殼體間熱阻。熱阻Rthf表示散熱器-大氣間熱阻、即散熱器3上表面(包含散熱用潤(rùn)滑脂6 至與大氣進(jìn)行熱連接的散熱器3下表面的熱阻。與實(shí)施方式1同樣地，由半導(dǎo)體芯片6產(chǎn)生的熱量從半導(dǎo)體裝置51流向下方。在第一比較例中，半導(dǎo)體裝置51配置于電路基板52A、52B之間。因此從半導(dǎo)體芯片6的背面電極輸出的電流流向水平方向。因而，存在高頻放大器的水平方向長(zhǎng)度變長(zhǎng)這種問(wèn)題。圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的高頻放大器的第二比較例的等效電路圖。參照?qǐng)D11以及圖6，高頻放大器202在省略了螺絲4A、4B這一點(diǎn)與高頻放大器101不同。即，高頻放大器202不具有由接地用電感器L3和螺絲4A形成的路徑和由接地用電感器L4和螺絲4B形成的路徑。從半導(dǎo)體芯片6的源極輸出的電流沿y軸方向流向半導(dǎo)體裝置1上方。由半導(dǎo)體芯片6產(chǎn)生的熱量沿y軸方向流向半導(dǎo)體裝置1下方。與實(shí)施方式1同樣地，根據(jù)第二比較例，以電流的方向與熱流的方向彼此反向的方式分離電流的方向與熱流的方向。然而，在第二比較例中，省略用于將半導(dǎo)體裝置1固定于電路基板的兩個(gè)螺絲。因此根據(jù)第二比較例，接地電流的路徑數(shù)量變?yōu)閮蓚€(gè)。此外，即使在將圖11示出的半導(dǎo)體裝置1替換為日本特開(kāi)2007-165442號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的注塑封裝件的情況下，也無(wú)法將該注塑封裝件利用螺絲固定于電路基板上。因而無(wú)法增加接地電流的路徑。另一方面，在實(shí)施方式1中，將電路基板2配置于半導(dǎo)體裝置1上方。并且，引線端子9A、9B以及螺絲4A、4B分別形成接地電流的路徑。根據(jù)實(shí)施方式1，能夠分離接地電流的朝向與熱流的朝向。并且，能夠增加接地電流的路徑。因而，根據(jù)實(shí)施方式1，不僅能夠使半導(dǎo)體芯片可靠地接地，還能夠有效地釋放由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱量。并且，接地電流流向半導(dǎo)體裝置上方，由此能夠抑制高頻放大器的水平方向長(zhǎng)度增加。此外，為了容易地進(jìn)行用于將半導(dǎo)體裝置1的引線端子9A、9B連接到電路基板2 的回流焊接，優(yōu)選引線端子9A、9B的共面度(coplanarity)為300 μ m以下。圖12是用于說(shuō)明引線端子9A、9B的共面度的圖。參照?qǐng)D12，面C是用于定義引線端子9A、9B的共面度的基準(zhǔn)面?；鶞?zhǔn)面C是延長(zhǎng)從密封樹(shù)脂8露出的基座5的表面、即主表面5A而得到的面。在以下說(shuō)明中，將與基準(zhǔn)面C垂直的方向的長(zhǎng)度定義為高度并且將基準(zhǔn)面C的位置定義為高度的基準(zhǔn)位置。引線端子9A、9B的共面度是指引線端子9A、9B的從主表面(與電路基板2的接地圖案相連接的面)的基準(zhǔn)位置起的高度。具體地說(shuō)，圖12示出的高度H1、H2表示引線端子9A(或者9B)的共面度。通過(guò)將引線端子9A、9B的共面度抑制為300 μ m以下，能夠利用焊錫將引線端子9A、9B可靠地連接到電路基板2的接地圖案。[實(shí)施方式2]圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的高頻放大器102的俯視圖。圖14是表示高頻放大器102所具有的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖15是圖13示出的高頻放大器102的XV-XV 截面圖。參照?qǐng)D13 圖15，高頻放大器102具備半導(dǎo)體裝置21。半導(dǎo)體裝置21具有半導(dǎo)體芯片6A、6B。在實(shí)施方式2中，凹部5C被接地部17被分割為凹部5C1、5C2。將半導(dǎo)體芯片6A、 6B分別配置于凹部5C1、5C2。半導(dǎo)體芯片6A借助芯片焊接材料7A與基座5相接合。半導(dǎo)體芯片6B借助芯片焊接材料7B與基座5相接合。接地部17是基座5的一部分。接地部17是以從凹部5C的底面向上方延伸的方式形成的突起部。接地部17具有在密封樹(shù)脂8的表面露出的面。作為焊接面而使用該露出面。由此接地部17與設(shè)置于電路基板2的接地圖案2E電連接。接地圖案2E與接地圖案2C、2D同樣地具有接地電位。半導(dǎo)體裝置21具有引線端子10CU0D以及引線端子11C、11D。引線端子IOC和引線端子IlC分別與半導(dǎo)體芯片6A、6B中的一個(gè)的輸入端子和輸出端子電連接。引線端子 IOD和引線端子IlD分別與半導(dǎo)體芯片6A、6B中的另一個(gè)的輸入端子和輸出端子電連接。 與實(shí)施方式1同樣地，引線端子9A、9B分別與電路基板2的接地圖案2D、2C相連接。此外，高頻放大器102的其它部分的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1的高頻放大器101的對(duì)應(yīng)部分的結(jié)構(gòu)相同，因此以后不重復(fù)詳細(xì)說(shuō)明。與實(shí)施方式1同樣地，優(yōu)選引線端子9A、9B的以密封樹(shù)脂8的側(cè)面為基準(zhǔn)的長(zhǎng)度L為0. 15mm以上。并且，優(yōu)選引線端子9A、9B的共面度為300 μ m以下。并且優(yōu)選貫通孔12A、12B的直徑d為2mm以上。接地部17用于強(qiáng)化介于半導(dǎo)體芯片6A、6B之間的區(qū)域的接地。因而，能夠?qū)Ω靼雽?dǎo)體芯片確保至少三個(gè)接地路徑。優(yōu)選接地部17的位置為半導(dǎo)體芯片6A、6B之間的區(qū)域的中央。由此，能夠使從半導(dǎo)體芯片6A至接地部17的接地電流的路徑長(zhǎng)度和從半導(dǎo)體芯片6B至接地部17的接地電流的路徑長(zhǎng)度彼此相等。因而，進(jìn)一步提高了強(qiáng)化半導(dǎo)體芯片 6A、6B的接地的效果。圖16是表示使實(shí)施方式2的高頻放大器102模塊化的等效電路的圖。參照?qǐng)D16， 各半導(dǎo)體芯片6A、6B的柵極與由電容器Cll和電感器Lll構(gòu)成的輸入匹配電路相連接。各半導(dǎo)體芯片6A、6B的漏極與由電容器C21和電感器L21構(gòu)成的輸出匹配電路相連接。半導(dǎo)體芯片6A的源極在連接點(diǎn)Jl處與接地用電感器Ll L5相連接。半導(dǎo)體芯片6B的源極在連接點(diǎn)J4處與接地用電感器Ll L5相連接。連接點(diǎn)Jl與半導(dǎo)體芯片6A(包括芯片焊接材料7A)和基座5之間的分界面對(duì)應(yīng)。 連接點(diǎn)J4與半導(dǎo)體芯片6B(包括芯片焊接材料7B)和基座5之間的分界面對(duì)應(yīng)。連接點(diǎn) J5位于連接點(diǎn)J1、J4之間。電感器L5等效地表示從半導(dǎo)體芯片6A、6B至接地部17的露出面的電流路徑。上述露出面與電路基板2的接地節(jié)點(diǎn)&id6相連接。接地節(jié)點(diǎn)&id6與接地圖案2E對(duì)應(yīng)。利用接地部17 (電感器I^)形成用于使接地電流流向半導(dǎo)體裝置21上方的路徑。根據(jù)實(shí)施方式2，比實(shí)施方式1更進(jìn)一步增加用于使接地電流流向半導(dǎo)體裝置21 上方的路徑數(shù)量。并且，根據(jù)實(shí)施方式2，能夠在兩個(gè)半導(dǎo)體芯片之間形成接地電流的路徑， 因此能夠縮短接地電流的路徑。因而，根據(jù)實(shí)施方式2，能夠進(jìn)一步強(qiáng)化各半導(dǎo)體芯片的接地。在實(shí)施方式2中，半導(dǎo)體芯片的數(shù)量為多個(gè)即可，半導(dǎo)體芯片的數(shù)量并不限于兩個(gè)。在半導(dǎo)體裝置包括(n+1)個(gè)(η為1以上的整數(shù))半導(dǎo)體芯片的情況下，以從彼此相鄰的兩個(gè)半導(dǎo)體芯片之間的中央位置向上方延伸的方式形成η個(gè)接地部。η個(gè)接地部各自的表面在密封樹(shù)脂8的表面露出。這些露出面借助焊錫與電路基板2的接地圖案(相當(dāng)于接地圖案2Ε)相連接。[實(shí)施方式3]圖17是本發(fā)明的實(shí)施方式3的高頻放大器103的俯視圖。圖18是表示高頻放大器103所具有的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。參照?qǐng)D17以及圖18，高頻放大器103包括半導(dǎo)體裝置31。半導(dǎo)體裝置31包括引線端子10EU0F和引線端子IlEUlF0根據(jù)圖17與圖13的對(duì)比或者圖18與圖14的對(duì)比可知，在輸入端子和輸出端子的形狀這一點(diǎn)上，實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置31與實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置21不同。具體而言，引線端子10EU0F的從密封樹(shù)脂8的表面起的長(zhǎng)度比引線端子10CU0D的從密封樹(shù)脂8的表面起的長(zhǎng)度短。引線端子IlEUlF也是同樣的。利用連結(jié)桿切斷(tie bar cutting)在貫通孔10A、IOB的位置切斷引線端子10C、 10D,由此能夠形成引線端子10E、10F、11E、11F。此外，與實(shí)施方式3同樣地，還能夠縮短實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置1的引線端子10和引線端子11。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體模塊，其特征在于，該半導(dǎo)體模塊包括 至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；基座，其具有主表面，該主表面形成有用于安裝上述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片的凹部，并且該基座與上述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片熱連接且電連接；電路基板，其具有第一接地圖案，并且該電路基板配置于上述基座的上述主表面上； 第一引線端子，其與上述基座一體地形成，并且與上述電路基板的上述第一接地圖案相連接；連接構(gòu)件，其用于將作為上述基座的上述主表面一部分的上述凹部的外周部與上述電路基板的上述第一接地圖案電連接，并且用于將上述基座與上述電路基板機(jī)械連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，上述基座包括突起部，該突起部形成為從上述凹部底面向上述主表面延伸， 上述電路基板還具有第二接地圖案，該第二接地圖案與上述突起部相連接且具有與上述第一接地圖案的電位相等的電位，上述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片包括第一半導(dǎo)體芯片和第二半導(dǎo)體芯片，該第一半導(dǎo)體芯片和第二半導(dǎo)體芯片以彼此隔著上述突起部的方式配置于上述凹部?jī)?nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，上述基座還具備散熱面，該散熱面位于基座上與上述主表面的相反一側(cè)且具有凸部， 上述半導(dǎo)體模塊還包括樹(shù)脂，該樹(shù)脂以填充上述凹部的方式覆蓋上述基座的上述主表面的一部分，并且覆蓋上述凸部外周。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，上述第一引線端子的從上述樹(shù)脂的表面突出部分長(zhǎng)度為0. 15mm以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，在將與上述基座的主表面垂直的方向的長(zhǎng)度定義為高度的情況下，上述第一引線端子的以上述主表面的從上述樹(shù)脂露出的一部分區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)的高度為0. 3mm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 上述連接構(gòu)件是螺絲，用于使上述螺絲通過(guò)的孔分別形成于上述主表面的上述外周部以及上述電路基板的第一接地圖案，上述半導(dǎo)體模塊還包括散熱器，該散熱器與上述散熱面的上述凸部接觸，并且該散熱器利用上述螺絲來(lái)固定上述基座以及上述電路基板，上述主表面的上述外周部借助上述螺絲與上述第一接地圖案進(jìn)行接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 上述孔的直徑為2mm以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，還包括第二引線端子，該第二引線端子與上述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片電連接， 在上述第二引線端子上形成貫通孔。
9.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體裝置包括 至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；基座，其具有主表面，該主表面形成有用于安裝上述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片的凹部，并且該基座與上述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片熱連接且電連接；引線端子，其與上述基座一體地形成，并且與配置于上述基座的上述主表面上的電路基板的接地圖案相連接，供連接構(gòu)件通過(guò)的孔形成于作為上述基座的上述主表面的一部分的上述凹部的外周部上，該連接構(gòu)件用于將上述基座與上述電路基板機(jī)械連接且電連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體模塊和半導(dǎo)體裝置，半導(dǎo)體模塊(101)包括半導(dǎo)體芯片(6)、半導(dǎo)體框架(5)、電路基板(2)以及螺釘(4A、4B)。半導(dǎo)體框架(5)具有主表面(5A)，該主表面(5A)形成有供半導(dǎo)體芯片(6)安裝的凹部(5C)。半導(dǎo)體框架(5)借助芯片焊接材料(7)與半導(dǎo)體芯片(6)熱連接且電連接。電路基板(2)具有接地圖案(2C、2D)，并且其配置于半導(dǎo)體框架(5)的主表面(5A)上方。螺釘(4A、4B)用于將半導(dǎo)體框架(5)的主表面(5A)、凹部(5C)的外周部與電路基板(2)的接地圖案(2D、2C)電連接，并且用于將半導(dǎo)體框架(5)與電路基板(2)機(jī)械連接。
文檔編號(hào)H01L23/48GK102280420SQ20111005269
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
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