JP3127895B2 - マイクロ波半導体素子用キャリア、該キャリアに搭載される整合回路基板およびマイクロ波半導体装置 - Google Patents
マイクロ波半導体素子用キャリア、該キャリアに搭載される整合回路基板およびマイクロ波半導体装置Info
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Description
素子を搭載するキャリア、このキャリアにマイクロ波半
導体素子とともに搭載される整合回路基板、及びキャリ
ア上にマイクロ波半導体素子と整合回路基板とを搭載し
たマイクロ波半導体装置に関する。
図10及び図11を用いて説明する。図10は従来のマ
イクロ波半導体装置の断面図、図11は図10に示した
マイクロ波半導体装置のキャップ取付け前の平面図であ
る。
111の中央部には凸状の台座112が形成されてお
り、この台座112の上面にマイクロ波半導体素子11
5が搭載されている。台座112の両側には、入出力の
整合をとるための整合回路が形成された整合回路基板1
13が搭載され、これら整合回路基板113とマイクロ
波半導体素子115とがボンディングワイヤ116によ
って電気的に接続されている。そして、キャリア111
の外周縁上にキャップ116が接着されてマイクロ波半
導体素子115及び整合回路基板113が封止されてい
る。
数が高くなるとマイクロ波半導体素子115と整合回路
基板113とを接続するボンディングワイヤ114のイ
ンダクタンス成分が動作に悪影響を及ぼし高周波特性が
劣化するため、ボンディングワイヤ114の長さをでき
るだけ短くする必要がある。そこで、マイクロ波半導体
素子115の上面の高さと整合回路基板113の高さと
を合わせるために、上述のようにキャリア111に台座
112を設けている。通常、マイクロ波半導体素子11
5の厚さは50〜100μmであり、整合回路基板11
3の厚さは約250μmであるので、台座112の高さ
は150μm〜200μmとなる。また、キャリア11
1は金属材料で形成され、台座112は切削により加工
されるので、台座112の根元部には半径が50μm程
度の加工残り112aが生じる。ボンディングワイヤ1
14の長さをできるだけ短くするために整合回路基板1
13はできるだけ台座112に近い位置に搭載されるの
が好ましいが、上述のように台座112の根元部には加
工残り112aが生じているので、整合回路基板113
を台座112に近づけすぎると図12に示すように整合
回路基板113が加工残り112aの部分に乗り上げて
しまい、ボンディングワイヤ114の長さが均一にでき
なくなってしまう。一方、加工残り112aを避けて整
合回路基板113を搭載すると、結果的にはボンディン
グワイヤ114の長さが長くなり高周波特性が劣化して
しまう。
めに、特開平3−185751号公報には、図13に示
すように、台座122の形状を逆台形としたマイクロ波
半導体装置が開示されている。これにより、台座122
の根元部の加工残りに影響されることなく整合回路基板
123を台座122に近づけることができ、ボンディン
グワイヤ124の長さを短くすることができる。
3−185751号公報に開示されているように台座の
形状を逆台形とすると、加工残りの影響はなくなるもの
の、台座の形状自体及び整合回路基板と台座との間に大
きな隙間が生じることにより、マイクロ波半導体素子か
ら発生した熱がキャリアに伝わりにくくなる。その結
果、特に高出力のマイクロ波半導体素子では発熱量も大
きいため、動作の信頼性や寿命が低下するといった問題
点があった。
れるためボンディングワイヤの長さを短くするのにも限
界があるが、高周波特性の更なる向上のためにボンディ
ングワイヤの長さをより短くできるような構造も望まれ
ている。
さを短くすることが可能な構造としつつも、マイクロ波
半導体素子から発生した熱を効果的に放熱することがで
きるマイクロ波半導体素子用キャリア、整合回路基板及
びマイクロ波半導体装置を提供することを目的とする。
本発明のマイクロ波半導体素子用キャリアは、マイクロ
波半導体素子が搭載される台座が上面に形成され、前記
台座に隣接して、前記マイクロ波半導体素子の入出力の
整合をとるための、前記台座に隣接する側面が下向きに
傾斜した整合回路基板が搭載されるマイクロ波半導体素
子用キャリアであって、前記台座は、前記整合回路基板
の前記側面と合致するように、前記整合回路基板と隣接
する面が傾斜して側方から見て裾広がり形状に形成され
ていることを特徴とする。
波半導体素子用キャリアでは、マイクロ波半導体素子が
搭載される台座の形状が裾広がり形状となっているの
で、マイクロ波半導体素子からの熱がキャリア内部に良
好に拡散される。このような形状の台座はプレス加工に
よって容易に形成可能であるので、プレス加工によって
台座を形成すれば、台座の根元部の加工残りも生じなく
なる。一方、このキャリアに搭載される整合回路基板
は、台座に隣接する側面が下向きに傾斜しており、台座
の側面が、この整合回路基板の側面と合致するように傾
斜しているので、整合回路基板を台座に接触させて搭載
することが可能となり、整合回路基板とマイクロ波半導
体素子とを接続するボンディングワイヤの長さも短くな
る。
は、台座の根元部には切削残りが生じるが、根元部に掘
り込み部を形成することで、整合回路基板を台座に接触
して搭載させることが可能となる。さらに、台座の高さ
を、整合基板の厚みからマイクロ波半導体素子の厚みを
差し引いた高さとすることで、マイクロ波半導体素子の
表面と整合回路基板の表面とが同じ高さとなるので、ボ
ンディングワイヤの長さはより短くなる。
に側面が傾斜して側方から見て裾広がり形状に形成され
た台座に搭載されたマイクロ波半導体素子の入出力の整
合をとるために前記台座の傾斜した側面に隣接して前記
キャリア上に搭載される整合回路基板であって、前記台
座の傾斜した側面に隣接する面が、前記台座の傾斜した
側面と合致するように傾斜して形成されているものであ
る。
基板では、台座の傾斜した側面に隣接して搭載される
が、その側面に隣接した面が、その側面と合致するよう
に傾斜して形成されているので、台座の側面に接触させ
てキャリア上に搭載することが可能である。一般に、台
座はマイクロ波半導体素子と整合回路基板との高さを合
わせるためにキャリアに形成されているので、台座の高
さは整合回路基板の厚みよりも小さいものとなる。従っ
て、整合回路基板を台座に接触させて搭載することによ
り、整合回路基板の上面の台座側の端部はマイクロ波半
導体素子に向かってせり出すかたちとなるので、整合回
路基板がマイクロ波半導体素子により近づくことにな
り、両者を接続するボンディングワイヤの長さは短くて
すむ。
ロ波半導体素子と、該マイクロ波半導体素子が搭載され
る台座が形成されたキャリアと、前記マイクロ波半導体
素子の入出力の整合をとるために前記キャリアの上面に
前記台座と隣接して搭載された整合回路基板とを有する
マイクロ波半導体装置において、前記台座は、前記整合
回路基板と隣接する面が傾斜して側方から見て裾広がり
形状に形成され、前記整合回路基板は、前記台座の傾斜
した面に隣接する面が、前記台座の傾斜した面と合致す
るように傾斜して形成されて前記台座の傾斜した面と接
触して前記キャリアに搭載されていることを特徴とす
る。
導体素子用キャリアと整合回路基板とを組み合わせたも
のであり、上述したように、放熱性に優れ、かつ、ボン
ディングワイヤの長さが短くてすむマイクロ波半導体装
置となる。特に、キャリアと整合回路基板を半田によっ
て固着することで、放熱性が更に向上する。しかも、キ
ャリアと整合回路基板との間に隙間が生じても、この隙
間を半田で埋めれば放熱性が低下することはない。
図面を参照して説明する。
の実施形態のマイクロ波半導体装置の断面図であり、図
2は、図1に示したマイクロ波半導体装置のキャップ取
付け前の平面図である。図1及び図2に示すように、本
実施形態のマイクロ波半導体装置10は、マイクロ波半
導体素子15と、マイクロ波半導体素子15を搭載する
キャリア11と、マイクロ波半導体素子15の信号の入
出力の整合をとるための整合回路が形成された2つの整
合回路基板13と、マイクロ波半導体素子15及び整合
回路基板13を封止するためのキャップ16と、入力端
子17及び出力端子18とを有する。
タングステン合金に金めっきを施したもので構成され、
その上面の中央部にはマイクロ波半導体素子15が搭載
される台座12が形成されている。図3に示すように、
台座12は側方から見て台形形状すなわち裾広がりの形
状であり、台座12の上面12aとキャリア11の上面
とを繋ぐ傾斜面12bの傾斜角度は、本実施形態では4
5°とした。従って、台座12の根元部の投影面積は上
面12aの面積よりも大きくなっている。このような台
座12は、例えば、プレス加工によって容易に形成可能
である。
座12の上面12aの大きさは、台座12の加工精度及
びマイクロ波半導体素子15の搭載位置決め精度を考慮
し、マイクロ波半導体素子15の周囲に0.1〜0.2
mmのマージンをとって、マイクロ波半導体素子15の
大きさよりも大きく形成される。高出力用のマイクロ波
半導体素子15の場合、その大きさは、長手方向の長さ
LCが4mm、幅WCが1mm、厚さdCが50μmに
達するので、本実施形態では、台座12の上面12aの
長手方向の長さLを4.3mm、幅Wを1.3mmとし
た。
おいて台座12に隣接してキャリア11上に搭載され
る。整合回路基板13の上面にはマイクロ波半導体素子
15との接続用の電極(不図示)を有し、この電極とマ
イクロ波半導体素子15の電極(不図示)とが、Auか
らなるボンディングワイヤ14で電気的に接続される。
整合回路基板13の、キャリア11の台座12と隣接す
る面は、図4に示すように、台座11の傾斜面12bと
合致するように、台座11の傾斜面12bの傾斜角度と
実質的に等しい角度すなわち45°で下向きに傾斜した
傾斜面13aとなっており、両者を互いに接触させて整
合回路基板13はキャリア11に固着されている。
あるので、整合回路基板13の電極とマイクロ波半導体
素子15の電極との高さを一致させるため、台座12の
高さdは、整合回路基板13の厚さからマイクロ波半導
体素子15の厚さを差し引いた値である200μmとし
た。上述のように整合回路基板13は台座12の傾斜面
12bの傾斜角度と等しい角度の傾斜面13aを有し、
しかも整合回路基板13の厚さは台座12の高さdより
も厚いので、整合回路基板13の上面の台座12側の端
部は、台座12の上面12aの端部からマイクロ波半導
体素子15側にせり出している。
合回路基板13の傾斜面13aの傾斜角度が45°であ
るので、50μm×cot45°=50μmとなり、そ
の分だけ整合回路基板13の電極の位置をマイクロ波半
導体素子15に近づけることができる。また、整合回路
基板13の搭載位置は、整合回路基板13の傾斜面13
aとキャリア11の台座12の傾斜面12bとを接触さ
せることにより一義的に決めることが可能である。
マイクロ波半導体素子15に近づいた分だけボンディン
グワイヤ14の長さを短くすることができるとともに、
ボンディングワイヤ14の長さも均一とすることがで
き、高周波特性をより向上させることができる。さら
に、整合回路基板13がマイクロ波半導体素子15側に
せり出す構造となることから整合回路基板13の上面の
面積を従来よりも大きくすることができるため、整合回
路の設計の自由度が増す。これによって、より高周波特
性を向上した回路を設計し易くなる。
よりマイクロ波半導体素子15から発生した熱はマイク
ロ波半導体素子15の裏面から台座12の上面12aに
伝わる。この熱は、台座12の上面12aからキャリア
11の内部に拡散していくわけであるが、台座12は裾
広がりの形状をしているため、熱は放射状にキャリア1
1の内部に拡散し、マイクロ波半導体素子15からの熱
を効率的に放熱することができる。これにより、マイク
ロ波半導体素子15の信頼性及び寿命の低下が抑えられ
る。
材質や整合回路基板13の固着方法については言及して
いないが、整合回路基板13を熱伝導率の高いアルミナ
基板としたり、さらには整合回路基板13とキャリア1
1との固着に、AuSn等の半田を接着材として用いる
ことで、キャリア11に拡散した熱を更に整合回路基板
13にも拡散させ、放熱性をより向上させることができ
る。これは、単に整合回路基板13の材質や接着材の材
質だけに因るものではなく、整合回路基板13と台座1
2との形状にも大きく関係している。すなわち、整合回
路基板13と台座12とは、互いの傾斜面13a,12
b同士が直接または半田を介して接触した構造となって
おり、図10に示したような従来の直方体形の台座11
2を有する場合に比べて台座12と整合回路基板13と
の接触面積が大きくなるためである。
11とを固着する場合、整合回路基板13とキャリア1
1との接触面全体、つまり整合回路基板13の底面及び
傾斜面13aをキャリア11及び台座12に固着した方
が、キャリア11の熱がより拡散し易くなり放熱効果の
点からは好ましい。
の実施形態のマイクロ波半導体装置の断面図である。ま
た、図6は、図5に示したマイクロ波半導体装置のキャ
リアの断面図であり、図7は、図5に示したマイクロ波
半導体装置の整合回路基板の傾斜面近傍の断面図であ
る。
はなく切削加工で形成した場合、図6に示すように、台
座22の根元部には半径が50μm程度の切削残り22
cが生じる。そこで、図7に示すように、整合回路基板
23に傾斜面23aを形成した後、傾斜面23aと底面
23bとが交わる稜部に面取り23cを施す。その他の
構成は第1の実施形態と同様であるので説明は省略す
る。
3aを台座22の傾斜面と接触させることが可能とな
り、整合回路基板23とマイクロ波半導体素子25との
接続のためのボンディングワイヤ24の長さを短くする
ことができる。なお、整合回路基板23に面取り23c
を施すことにより、この面取り23cの部分と台座22
の切削残り22cとの間に隙間ができるが、この隙間は
整合回路基板23をキャリア21に搭載する際に用いる
半田で埋めることができるので、放熱性も低下すること
はない。
の実施形態のマイクロ波半導体装置の断面図である。図
9は、図8に示したマイクロ波半導体装置のキャリアの
断面図である。
削加工により形成したものであるが、本実施形態では、
図9に示すように、切削残りが生じる部分を予め掘り下
げた掘り込み部32dを台座32の根元部に形成してい
る。その他の構成は第1の実施形態と同様であるので、
その説明は省略する。
したような面取り23cを施さなくても整合回路基板3
3の傾斜面を台座32の傾斜面と接触させることが可能
となり、整合回路基板33とマイクロ波半導体素子35
とを接続するボンディングワイヤ34の長さを短くする
ことができる。なお、キャリア31の台座32の根元部
に掘り込み部32dを形成するとにより、この掘り込み
部と32d整合回路基板33との間に隙間ができるが、
この隙間は整合回路基板33をキャリア31に搭載する
際に用いる半田で埋めることができるので、放熱性も低
下することはない。
アに一つのマイクロ波半導体素子が搭載されたものを例
に挙げて説明したが、実際にはキャリアに複数のマイク
ロ波半導体素子を搭載して使用する場合が多い。本発明
は、このように複数のマイクロ波半導体素子を搭載する
キャリア、そのようなキャリアに搭載される整合回路基
板、及びこれらキャリアと整合回路基板とを含むマイク
ロ波半導体装置にも適用可能である。もちろんこの場合
にも、台座の上面の大きさは、台座の加工精度及びマイ
クロ波半導体素子の搭載位置決め精度を考慮して、マイ
クロ波半導体素子が搭載される領域の周囲に0.1〜
0.2mmのマージンがとれる大きさとするのが好まし
い。
ャリアは台座が側方から見て裾広がり形状に形成されて
いるので、マイクロ波半導体素子からの熱を効率的に放
熱することができ、マイクロ波半導体素子の信頼性及び
寿命の低下を抑えることができる。また、キャリアと整
合回路基板とを半田で固着すれば、マイクロ波半導体素
子からの熱をより良好に放熱することができ、しかも、
キャリアと整合回路基板との間に隙間が生じるような場
合であっても、この隙間を半田で埋めることにより、放
熱性の低下を防止することができる。
の台座と隣接する側面の傾斜とを合致させることによ
り、整合回路基板を台座に接触させて搭載し、結果的に
はマイクロ波半導体素子と整合回路基板とを接続するボ
ンディングワイヤの長さを短くして高周波特性の劣化を
防止することができる。特に、台座は裾広がり形状であ
るので、整合回路基板の厚みを台座の高さよりも大きく
すれば、整合回路基板の上面の、台座側の端部は台座側
にせり出すので、その分だけボンディングワイヤの長さ
を短くすることができる。
置の断面図である。
取付け前の平面図である。
の断面図である。
基板の傾斜面近傍の断面図である。
置の断面図である。
の断面図でる。
基板の傾斜面近傍の断面図である。
置の断面図である。
の断面図である。
である。
ップ取付け前の平面図である。
合を説明する図である。
図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 マイクロ波半導体素子が搭載される台座
が上面に形成され、前記台座に隣接して、前記マイクロ
波半導体素子の入出力の整合をとるための、前記台座に
隣接する側面が下向きに傾斜した整合回路基板が搭載さ
れるマイクロ波半導体素子用キャリアであって、 前記台座は、前記整合回路基板の前記側面と合致するよ
うに、前記整合回路基板と隣接する面が傾斜して側方か
ら見て裾広がり形状に形成されていることを特徴とする
マイクロ波半導体素子用キャリア。 - 【請求項2】 前記台座は、側方から見て台形形状であ
る請求項1に記載のマイクロ波半導体素子用キャリア。 - 【請求項3】 前記台座はプレス加工によって形成され
る請求項1または2に記載のマイクロ波半導体素子用キ
ャリア。 - 【請求項4】 前記台座は切削加工によって形成され、
前記台座の根元部には掘り込み部が形成されている請求
項1または2に記載のマイクロ波半導体素子用キャリ
ア。 - 【請求項5】 前記台座の高さは、前記整合回路基板の
厚みから前記マイクロ波半導体素子の厚みを差し引いた
高さである請求項1ないし4のいずれか1項に記載のマ
イクロ波半導体素子用キャリア。 - 【請求項6】 キャリアの上面に側面が傾斜して側方か
ら見て裾広がり形状に形成された台座に搭載されたマイ
クロ波半導体素子の入出力の整合をとるために前記台座
の傾斜した側面に隣接して前記キャリア上に搭載される
整合回路基板であって、 前記台座の傾斜した側面に隣接する面が、前記台座の傾
斜した側面と合致するように傾斜して形成されている整
合回路基板。 - 【請求項7】 前記台座の傾斜した側面に隣接する面と
前記キャリア上に搭載される面とが交わる稜部に面取り
加工が施されている請求項6に記載の整合回路基板。 - 【請求項8】 マイクロ波半導体素子と、該マイクロ波
半導体素子が搭載される台座が形成されたキャリアと、
前記マイクロ波半導体素子の入出力の整合をとるために
前記キャリアの上面に前記台座と隣接して搭載された整
合回路基板とを有するマイクロ波半導体装置において、 前記台座は、前記整合回路基板と隣接する面が傾斜して
側方から見て裾広がり形状に形成され、 前記整合回路基板は、前記台座の傾斜した面に隣接する
面が、前記台座の傾斜した面と合致するように傾斜して
形成されて前記台座の傾斜した面と接触して前記キャリ
アに搭載されていることを特徴とするマイクロ波半導体
装置。 - 【請求項9】 前記整合回路基板は半田によって前記キ
ャリアに固着されている請求項8に記載のマイクロ波半
導体装置。 - 【請求項10】 前記整合回路基板は、前記台座の傾斜
した面と隣接する面、及び前記キャリア上に搭載される
面が前記キャリアに固着されている請求項9に記載のマ
イクロ波半導体装置。 - 【請求項11】 前記台座は切削加工によって形成さ
れ、 前記整合回路基板は、前記台座の傾斜した面と隣接する
面と前記キャリア上に搭載される面とが交わる稜部に面
取り加工が施されている請求項8に記載のマイクロ波半
導体装置。 - 【請求項12】 前記整合回路基板は半田によって前記
キャリアに固定され、前記面取り加工が施された部分と
前記台座の根元部との間が前記半田で埋められている請
求項11に記載のマイクロ波半導体装置。 - 【請求項13】 前記台座は切削加工によって形成さ
れ、前記台座の根元部には掘り込み部が形成されている
請求項8に記載のマイクロ波半導体装置。 - 【請求項14】 前記整合回路基板は半田によって前記
キャリアに固定され、前記掘り込み部が前記半田で埋め
られている請求項13に記載のマイクロ波半導体装置。 - 【請求項15】 前記台座の高さは、前記整合回路基板
の厚みから前記マイクロ波半導体素子の厚みを差し引い
た高さである請求項8ないし14のいずれか1項に記載
のマイクロ波半導体装置。
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---|---|---|---|
JP10228143A JP3127895B2 (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | マイクロ波半導体素子用キャリア、該キャリアに搭載される整合回路基板およびマイクロ波半導体装置 |
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JP10228143A JP3127895B2 (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | マイクロ波半導体素子用キャリア、該キャリアに搭載される整合回路基板およびマイクロ波半導体装置 |
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---|---|
JP2000058714A JP2000058714A (ja) | 2000-02-25 |
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