半導體裝置和電路裝置的製作方法
2023-06-04 17:14:01
專利名稱：半導體裝置和電路裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體裝置和一種具有安裝於其上的半導體裝置的電路裝置。
背景技術：
目前，廣泛地發展小尺寸的電子裝置，即可攜式電話、輕便式音頻裝置、PDA、數位照相機等。要求這些電子裝置更小、具有更多的功能、具有更高的性能等。結果，如果製造電子裝置，則要求封裝技術等能夠具有更高的密度。如見日本專利申請特開公布No.2002-93847。
為了與這種要求相適應，目前，例如通過一個(1)封裝(半導體裝置)構成AM/FM調諧器且將AM/FM調諧器提供為可安裝到輕便式電子裝置上的商品。儘管常規上存在存放作為一個(1)IC晶片(半導體晶片)的調諧器的幾乎所有部分的封裝，但是，例如本振蕩電路的電感器(線圈)、變容二極體等仍必須安裝到電子裝置的印刷引線基板上與封裝一起作為外部部件。在這裡描述的封裝中，IC晶片電連接到形成在樹脂基板一側上的導電路徑，且然後用模塑樹脂(絕緣樹脂)密封。相反，近來，為了將外部部分存放在一個(1)封裝中，用於線圈的圖案形成於封裝基板的另一側(即，封裝的下側)上，或將電容器組結合到IC晶片中，取代較大尺寸相對變容二極體。電容器組通過並聯具有由預定尺寸區分的容量的多個蓄電器來構成，且通過使用軟體連續切換容量來改變頻率。以這種方式，通過使用近來稱做「一個晶片」的封裝，輕便式電子裝置也可以容易地裝配收音機功能。
通過這種方式，通常，為了保持上述的本機振蕩電路等的LC電路的良好頻率特性，線圈的電感特性必須穩定。這裡描述的電感意指例如沿著IC晶片存放的線圈的電感等進入到安裝在印刷引線基板上的封裝中。如果通過封裝的使用者將封裝裝配到電子裝置等上，則為了如製造方設想的那樣保持線圈的電感特性穩定，例如，從製造側向使用方推薦預定安裝條件。預定的安裝條件例如是預備在印刷引線基板上與線圈相對的封裝的下側表面上形成虛擬導電圖案。以這種方式，線圈的電感較少地被印刷引線基板影響。
然而，例如由於上述虛擬的導電圖案應當基於由使用方推薦的安裝條件、形狀、材料等的細節等形成於使用方的印刷引線基板上必須取決於使用方。封裝安裝位置相對於虛擬導電圖案的精確度必須取決於使用方的操作精確度。因此，在虛擬導電圖案和線圈之間的互感等依據使用方的設計和操作精確度而改變。因此，當安裝在將在使用方使用的電子裝置等上時，不會再現基於單個封裝製造方設想的電感特性和穩定性。可選地，為了再現電感特性和穩定性，可強制使用方承擔在封裝安裝時的操作等方面的負擔。
考慮到上述因素，不能確切地說需要上述虛擬導電圖案的封裝是「一個晶片」，其完全不需要外部部件，且使用方可以結束受困擾。
在單個封裝中，如果相對於上述基板的一側在IC晶片安裝位置等中產生錯誤，則IC晶片的操作可影響在基板另一側上的線圈的電感特性和穩定性。在另一方面，一旦用如上所述的絕緣樹脂密封，再調整封裝中的線圈的電感就是困難的。因此，為了保持線圈的預定電感特性和穩定性，當製造封裝時必須提高操作精確度，且在製造方是一個負擔，其會導致封裝的較高成本。
發明內容
考慮了這種問題而構思了本發明。因此本發明的一個目的是提供低成本的半導體裝置，其可以在安裝之後容易地再現其安裝前的電感特性和穩定性，且其可容易地安裝。
為了實現上述和其它的目的，根據本發明的第一方面，提供一種半導體裝置，包括基板，固定地緊固於基板一側上的半導體晶片，和形成於基板的另一側上並與半導體晶片電連接的螺旋狀線圈，其中為了穩定線圈的電感特性，導電圖案形成於基板與半導體晶片面對的一側的表面上。
為了實現上述和其它的目的，根據本發明的第二方面，提供一種半導體裝置，包括第一基板，固定地緊固於第一基板一側上的半導體晶片，形成於第一基板另一側上的螺旋狀線圈，在第一基板的一側和另一側之間延伸並電連接到半導體晶片的電極和線圈的電極的第一通孔，為了穩定線圈的電感特性，形成於第一基板與半導體晶片面對的一側表面上的導電圖案，在第一基板的一側和另一側之間延伸並電連接半導體晶片的另一電極和形成於第一基板的另一側上的電極的第二通孔，和覆蓋第一基板一側的絕緣樹脂。
為了實現上述和其它的目的，根據本發明的第三方面，提供一種包括半導體裝置的電路裝置，該半導體裝置具有第一基板，固定地緊固於第一基板一側上的半導體晶片，形成於第一基板的另一側上並與半導體晶片電連接的螺旋狀線圈，和為了穩定線圈的電感特性而形成於第一基板與半導體晶片面對的一側表面上的導電圖案，和安裝有半導體裝置以使第一基板的另一側與第二基板面對的第二基板。
為了實現上述和其它的目的，根據本發明的第四方面，提供一種半導體裝置，包括基板，固定地緊固於基板一側上的半導體晶片，形成於基板與半導體晶片面對的一側表面上並與半導體晶片電連接的螺旋狀線圈，和為了穩定線圈的電感特性而形成於基板與線圈相對的另一側表面上的導電圖案。
為了實現上述和其它的目的，根據本發明的第五方面，提供一種半導體裝置，包括第一基板，固定地緊固於第一基板一側上的半導體晶片，形成於第一基板與半導體晶片面對的一側表面上並電連接到半導體晶片的螺旋狀線圈，為了穩定線圈的電感特性而形成於第一基板與線圈相對的另一側表面上的導電圖案，形成於第一基板另一側表面上的電極，在第一基板的一側和另一側之間延伸並電連接半導體晶片的電極和形成於第一基板另一側表面上的電極的通孔，和覆蓋第一基板一側的絕緣樹脂。
為了實現上述和其它的方面，根據本發明的第六方面，提供一種包括半導體裝置的電路裝置，該半導體裝置具有第一基板，固定地緊固於第一基板一側上的半導體晶片，形成於第一基板一側表面上的螺旋形線圈，和為了穩定線圈的電感特性而形成於第一基板與線圈相對的另一側表面上的導電圖案，和與第一基板另一側面對並安裝有半導體裝置的第二基板。
由此可以提供一種低成本的半導體裝置，其可以在安裝之後容易地再現其安裝前的電感特性和穩定性其可以容易地安裝。
當與附圖結合時，自下面詳細的描述，本發明上述和其它的目的、方面、特徵和優點將變得更加顯而易見，其中圖1A是實施的半導體裝置的上部側的平面圖；圖1B是實施的半導體裝置的側面圖；圖1C是從上面側看的實施的半導體裝置的下面側的透視圖；圖2是示出用於實施的半導體裝置的振蕩器的等效電路的例子的電路圖；圖3A是實施的半導體裝置的放大部分的平面圖；圖3B是實施的半導體裝置的放大部分的平面圖；圖3C是實施的半導體裝置的放大部分的透視圖；圖4A是實施的電路裝置的側面圖；圖4B是常規電路裝置的側面圖；圖5是實施的電路裝置的另一個側面圖；圖6A是實施的半導體裝置的上部側的另一個平面圖；圖6B是實施的半導體裝置的另一個側面圖；圖6C是從上部側看的實施的半導體裝置下部側的另一個透視圖；圖7是實施的基板的上部側的平面圖；圖8是實施的半導體裝置的另一個平面圖；以及圖9是示出實施的FM收音機的結構例子的框圖。
具體實施例方式
《半導體裝置的結構》參考圖1A至1C描述實施的半導體裝置1的結構例子。圖1A是半導體裝置1的上部側的平面圖；圖1B是半導體裝置1的側面圖；圖1C是從上部側看的半導體裝置1的下部側的透視圖。以下，在該半導體裝置1中，以下描述的IC晶片側稱為「上部側」，和在該半導體裝置1中，以下描述的線圈側稱為「下部側」。如圖1A和1C中示出的，實施的半導體裝置1是具有上部和下部側的封裝，上部側和下部側例如接近正方形形狀。接近正方形的邊長例如是5mm。例如，在圖1B中示出的封裝的厚度(在Z方向上的長度)為1mm級。因此，實施的半導體裝置1形成具有接近正方形上部和下部邊的平板的形狀。然而，半導體裝置1不限於具有上述尺寸的接近正方形平板形狀。
如在圖1A至1C中示出的，主要通過包括基板(第一基板)10、IC晶片(半導體晶片)20、線圈30和下面描述的虛擬圖案(導電圖案)40來構成半導體裝置1。
關於基板10，主要材料是例如由玻璃環氧樹脂製成的絕緣基板11(圖1B)，和預定的導電路徑12a(圖1B)粘貼到其上部側，其上塗覆有絕緣焊料抗蝕劑圖案13a(圖1B)。對於絕緣基板11的下部側，附加預定的導電路徑12b(圖1B)，其上塗覆有絕緣焊料抗蝕劑圖案13b(圖1B)。在絕緣基板11中鑽通孔(第一通孔和第二通孔)(圖3A至3C)，穿透上部側和下部側之間。
如在圖1A中示出的，粘貼到上部側的預定的導電路徑12a通過包括例如26個IC晶片圖案和一個(1)線圈圖案來構成。每一個IC晶片圖案都通過通孔開口電極(如，開口電極121a)、引線(如，引線122a)和內部電極(如，內部電極123a)來構成。線圈圖案通過用於線圈的通孔開口電極301a、302a和交叉形狀的引線303a構成。
如在圖1C中示出的，粘貼到下部側的預定的導電路徑12b通過包括與上面描述的26個IC晶片圖案相對應的圖案和與上面描述的用於線圈的通孔開口電極301a、302a相對應的開口電極301b、302b構成。每個圖案都通過開口電極(如開口電極121b)、引線(如引線122b)和外部端子(如外部端子123b)構成。
通孔上部側上的開口電極121a和下部側上的開口電極121b相對設置在每一側上。
IC晶片20(圖1A和1B)例如是內部形成除了實施的半導體裝置1的線圈的部分的承重晶片(bear chip)。例如，如圖1A中示出的，IC晶片20包括在Y軸的左和右側每一個上的13個電極201、202。這26個電極201、202電連接到分別具有金屬薄線22的26個內部電極123a。儘管實施的IC晶片20例如為接近矩形的平板形狀，該平板形狀為小於上面描述的基板10的接近正方形的一個尺寸，但是本發明不限於此。對於實施的IC晶片20來講，電極201、202的數量以及相應地確定的內部電極、外部端子等的數量卻不限於上面描述的26個。
如在圖1C中示出的，線圈30由粘貼到絕緣基板10的螺旋形狀的兩個平板線圈301、302構成，其作為上述的下部側導電路徑12b的一部分。
線圈301和線圈302連接到交叉狀的引線303a，以使得上述的開口電極301b、302b(圖1C)和開口電極301a、302a(圖1A)具有相同的電勢。交叉狀的引線303a通過引線125a、內部電極126a和金屬薄線22電連接到IC晶片20的電極202。另一方面，該交叉狀的引線303a通過開口電極124a(圖1A)和開口電極124b(圖1C)連接到外部端子VCC(圖1C)以具有相同的電勢。可以認為開口電極301b、302b為在一側上的兩個線圈301、302的電極。
認為兩個線圈301、302另一側上的電極為在圖1C中示出的開口電極127b、128b。外部端子L1通過開口電極127b和開口電極127a電連接到IC晶片20的電極。相似地，外部端子L2通過開口電極128b和開口電極128a電連接到IC晶片20的電極。
基板10下部側的整個表面塗覆有上述的焊料抗蝕劑圖案13b，除了上述的26個外部端子。
如在圖2的電路圖中示出的，實施的半導體裝置1例如可以是調諧裝置，以使得IC晶片20的一部分和線圈301、302等效於在本機振蕩電路中的振蕩器。在圖2中示出的等效電路2中，圖1C中示出的線圈(電感器)301、302與源自封裝的電感器311a、312a的每一個串聯連接，如導電路徑12a、12b。對於這些電感器311a、312a將金屬薄線22等的每一個串聯連接為源自引線接合的電感器。然而，在該實施中，這些電感器對線圈301、302的作用例如為大約25％的量級。
如在圖2中示出的，內部二極體210和電容器組220連接到電感器301、311a、22和電感器302、312a、22中的每一個。內部二極體210和電容器組220形成於IC晶片20的內部。實施的電容器組220並聯通過連接例如具有通過預定尺寸來區分的容量的10個蓄電器來構成，且頻率通過使用軟體連續地轉換容量來改變。
實施的半導體裝置1不限於上述的調諧裝置。
對於實施的半導體裝置1中的導電路徑12a、12b和IC晶片20之間的電連接的例子，參考圖3A至3C進行更詳細的描述。圖3A是圖1A的半導體裝置1的下面左側部分的放大平面圖；圖3B是圖1B的半導體裝置1的左側部分的放大平面圖；和圖3C是圖1C的半導體裝置1的下面左側部分的放大透視圖。
如在圖3A中示出的，上述的粘貼到絕緣基板11上面側的開口電極121a、引線122a和內部電極123a是整體導體。當沿著從圖3A的A至A'的曲線切割導體並從X方向看時，截面與圖3B的A-A』的部分相對應。如圖3B中示出的，從焊料抗蝕劑圖案13a的間隙暴露內部電極123a，並在焊料抗蝕劑圖案的塗層下面，引線122a和開口電極121a連接至其中塗覆有相似導體的通孔1201。
如圖3C中示出的，上述的粘貼到絕緣基板11的下部側的開口電極121b、引線122b和外部端子123b是整體導體。當沿著從圖3C的B至B』的曲線切割導體並從X方向看時，截面與圖3C的B-B』的部分相對應。如圖3B中示出的，外部端子123b從焊料抗蝕劑圖案13b的間隙暴露，並在焊料抗蝕劑圖案13b的塗層下面，引線122b和開口電極121b連接到上述的通孔1201。
從上面的描述，內部電極123a和外部端子123b通過在基板10的每個相對側上具有開口1201a、1201b的通孔1201電連接。在另一方面，如在圖3B中示出的，內部電極123a通過金屬薄線22電連接至IC晶片20的電極201。因此，外部端子123b起在半導體裝置1中IC晶片20的端子的作用。
通過另一個通孔在導電路徑12a、12b之間的連接例子與在圖3A至3C中示出的例子相同。在實施中，與在圖1A中示出的開口電極124a、127a、128a、301a、302a相關的通孔與電連接線圈30和IC晶片20的第一通孔相對應，和除了這些通孔之外的所有通孔與第二通孔相對應。實施的每一通孔的內部密封有焊料抗蝕劑。
《導電圖案的構成》轉到圖1，描述了實施的虛擬圖案40的結構例子。虛擬圖案40例如可包括整體平坦的導體。然而，下面描述的具體作用通過由設置多個以預定窄間隙間隔的導體構成虛擬圖案40來實現。
如在圖1A中示出的，實施的虛擬圖案40形成於絕緣基板10的與絕緣基板10下部側上的線圈301、302相對的上部側上。明確地，實施的虛擬圖案40通過設置隔離導體401來構成，以使得相對於IC晶片20的接近矩形側形成約45度的角，其中隔離導體401主要由例如以通過狹窄間隙(預定的間隙)402間隔的接近正方形形狀的銅(Cu)製成。該接近正方形形狀和45度是例子。多個間隙402具有例如相互正交的線性形狀。由於虛擬圖案40的輪廓與組合兩個線圈301、302的接近矩形的輪廓對準，因此接近正方形形狀的導體401的一部分具有在該輪廓附近的接近三角形形狀。由於虛擬圖案40的導體401以狹窄間隙距離包圍上述開口電極301a、302a和交叉形狀的引線303a，因此接近正方形形狀的導體401的一部分具有接近三角形形狀，例如在接近開口電極301a、302a和引線303a附近具有接近三角形形狀。這些導體401粘貼到絕緣基板10的上部側，且塗覆有焊料抗蝕劑圖案13a。通過絕緣膠(絕緣粘合劑)21將IC晶片20固定到焊料抗蝕劑圖案13a。
順便，由於虛擬圖案40的導體401在圖1B的Z方向對於間隙402形成凸起形狀，因此其上塗覆的焊料抗蝕劑圖案13a也形成相類似的凸起/凹進形狀。當半導體裝置1安裝到以下描述的印刷引線基板500上時，該凸起/凹進形狀引起作用在半導體裝置1上的應力釋放。如在圖1A中示出的，由於相對於導體401形成凸起形狀的間隙402具有從基板10 XY平面的中心的放射形狀，因此上述的絕緣膠21可以容易地塗覆；當塗覆的時候增加了孔隙易散性；且因此，提高了在虛擬圖案40和IC晶片20之間的密閉和粘附。因此，當製造半導體裝置1時，可以容易地且無疑地安裝IC晶片20。
在實施中，在用形成的虛擬圖案40將IC晶片20安裝到基板10上之後，基板10的上部側密封有模塑樹脂(絕緣樹脂)50。
《電路裝置》如在圖4A的側面圖中示出的，與其它的半導體裝置一起將上述的半導體裝置1安裝到印刷引線基板(第二基板)500上以構成例如輕便電子裝置的一個(1)電路裝置100。在實施中，例如，在半導體裝置1的下部側上的外部端子(例如，VCC、L1、L2)通過焊料突起60電連接到印刷引線基板500上的導電路徑510。焊料突起60也用於支撐在印刷引線基板500上的半導體裝置1。
在實施中，例如導電路徑510的導體不存在於印刷引線基板500的與半導體裝置1的線圈30面對的表面上。在另一方面，在實施中，虛擬圖案40存在於IC晶片20和線圈30之間。由於當IC晶片20的操作時感應噪音等被虛擬圖案40阻礙，因此可以穩定線圈30的電感特性。因此，對於單個的半導體裝置1，如果在半導體裝置1的製造上中，在IC晶片20相對於基板10的安裝位置等中產生誤差，則通過IC晶片20的操作較少地影響線圈30的電感特性和穩定性。由於導體不存在於在線圈30附近的印刷引線基板500上，因此，與線圈30耦合的互感可主要通過虛擬圖案40來形成。因此，如果通過製造設計虛擬圖案40，以使得單個半導體裝置1的線圈30具有預定的電感特性，則只要通過半導體裝置1的使用者在不存在導體的印刷引線基板500的區域上進行安裝就能保持線圈30的預定電感特性。上述的線圈30的電感特性的穩定意指例如保持線圈30的電感為預定的值或將線圈30的電感保持在預定範圍內。
在另一方面，如在圖4B的側面圖中示出的，常規的半導體裝置1』不具有上述的虛擬圖案40。因此，例如，取代虛擬圖案40的導體520必須預先地形成於在使用方的印刷引線基板500上。然而，在導體520中，形狀、材料等的細節必須取決於使用方的設計。半導體裝置1』相對於導體520的安裝位置的精確度必須取決於使用方的操作精確度。因此，在導體520和線圈300之間的互感等依據使用方的設計、操作精確度等而變化。因此，當安裝在將在使用方使用的電子裝置等上時，不能再現基於單個半導體裝置1』在製造方設定的電感特性和穩定性。可選地，為了再現電感特性和穩定性，當安裝半導體裝置1』時，可強制使用方承擔操作等方面的負擔。
考慮到上述情形，在製造時，實施的半導體裝置1不需要比常規操作精確度高的操作精確度。由於實施的半導體裝置1安裝到沒有導體的區域上，因此在安裝時不需要比常規操作精確度高的操作精確度。因此，提供一種低成本的半導體裝置1，其可以在安裝之後容易地再現其安裝前的電感特性和穩定性並且其可容易地安裝。如果保持線圈30的電感特性和穩定性，則從半導體裝置1可以獲得更好的頻率特性如Q值，以及可以從安裝有半導體裝置1的電子裝置獲得更好的性能。
儘管上述的電路裝置100(圖4A)在由半導體裝置1的下部側和焊料突起60包圍的區域中的印刷引線基板500上完全不具有導體，但是本發明不限於此。例如，在除了與線圈30面對的表面的區域中可以存在導電路徑530(圖5)、電路元件300等。
在圖5的側面圖中示出的電路裝置101中，例如，只要導電路徑530存在於與在半導體裝置1下面側上的線圈30面對的印刷引線基板500的區域S的外部，則導電路徑530就存在於半導體裝置1的下面。可選地，對於具有與線圈30、電感噪音等耦合的低級別互感的電路元件300來講，只要在除了區域S的區域中接合到導電路徑540的引線通過金屬薄線310來完成，則電路元件300就存在於半導體裝置1的下面。
實施的半導體裝置1具有基板10、固定到基板10上部側的IC晶片20和線圈30，線圈30以螺旋形狀形成在基板10的下部側上並電連接到IC晶片20，半導體裝置1由在與IC晶片20面對的基板10的上部側表面上的虛擬圖案40構成，以穩定線圈30的電感特性。由於當操作IC晶片20時電感噪音等由該虛擬圖案40阻礙，所以可以穩定線圈30的該電感特性。由於當操作IC晶片20時電感噪音等由該虛擬圖案40阻礙，所以可以穩定線圈30的電感特性。因此，對於單個的半導體裝置1來講，如果在半導體裝置1的製造中，IC晶片20相對於基板10的安裝位置等中產生誤差，則線圈30的電感特性和穩定性較少地被IC晶片20的操作影響。如果通過製造來設計虛擬圖案40以使單個半導體裝置1的線圈30具有預定的電感特性，則當通過在不存在導體的印刷引線基板500的區域上由半導體裝置1的使用者完成安裝時保持線圈30的預定電感特性。因此，提供可以在安裝之後容易地再現安裝前的電感特性和穩定性且可以容易地安裝的低成本半導體裝置1。
在上述的半導體裝置1中，優選地，通過絕緣膠21將IC晶片20固定到虛擬圖案40。通過這種方式，由於IC晶片20可固定到虛擬圖案40的附近，因此當IC晶片20操作的時候可以更有效地阻礙電感噪音等。
在上述的半導體裝置1中，優選地，通過設置由預定間隙402隔開的預定形狀的多個隔離導體401來構成虛擬圖案40。通過這種方式，當將半導體裝置1安裝到例如印刷引線基板500上時，這引起作用在半導體裝置1上的應力的釋放。
在上述的半導體裝置1中，優選地，通過設置接近矩形形狀的多個隔離導體401來構成虛擬圖案40，以使得設置多個預定間隙402接近線性地交叉。通過這種方式，由於預定間隙402可形成例如相對於導體401的凹進形狀，因此可以容易地施加絕緣膠21。因此當製造半導體裝置1的時候，IC晶片20可容易地安裝並提高了在半導體裝置1中的IC晶片20的安裝位置的精確度。
在上述的半導體裝置1中，優選地，IC晶片20是矩形的，並提供多個設置成接近線性地交叉的預定間隙402，以相對於IC晶片20的外部邊緣具有預定的角度。通過這種方式，由於預定間隙402可具有自基板10中心的放射形狀，因此當塗覆隔離膠21的時候增加了孔隙易散性。
上述的半導體裝置1通過具有以下部分而構成基板10；固定到基板10上部側的IC晶片20；形成在基板10的下部側上的螺旋形狀的線圈30；穿透基板10的上部側和下部側之間並將線圈的電極124b、127b、128b、301b、302b電連接到IC晶片20的電極(例如，電極202)的通孔；形成於與在基板上部側上的IC晶片20面對的表面上的虛擬圖案40，以穩定線圈30的電感特性；穿透基板10的上部側和下部側之間並電連接IC晶片20的另一電極(例如電極201)和形成在基板10下部側上的電極(例如，外部端子123b)的通孔；形成於基板的下部側上用於電連接線圈30和形成在下部側上的電極至印刷引線基板500的焊料突起60，同時基板10的下部側面對印刷引線基板500；和用於密封基板10的上部側的模塑樹脂50。如與常規的裝置相對比，這種半導體裝置1可以在安裝之後容易地再現安裝前的電感特定和穩定性並可以容易地安裝。
實施的電路裝置100通過包括以下部分而構成半導體裝置，具有基板10，固定到基板10上部側的IC晶片20，以螺旋形狀形成於基板10的下部側上並電連接至IC晶片20的線圈30，和在與在基板上部側上的IC晶片20面對的表面上的虛擬圖案40，用於穩定線圈30的電感特性；和印刷引線基板500，半導體裝置1通過與印刷引線基板500面對的基板10的下面側安裝印刷引線基板500。通過組合安裝有這種半導體裝置1的電路裝置100的電子裝置可獲得更好的性能。
在上述的電路裝置100中，優選地，印刷引線基板500的導電路徑不存在於與形成在基板10下部側上的線圈30面對的表面上。自與安裝有這種半導體裝置1的電路裝置100的電子裝置可以獲得更好的性能。
《線圈存在於基板上部側上和導電圖案存在於下部側上的情況》在上述的實施的半導體裝置1中，儘管導電圖案(虛擬圖案40)形成於基板(基板10)的IC晶片側的上部側上，和線圈(線圈30)形成於基板10的下部側上，但是可以反置在基板的上部和下部側上的導電圖案和線圈之間的相對定位關係。
如在圖6A至6C中示出的，在半導體裝置 1」中，線圈30」形成於基板10」的上部側上，和虛擬圖案40」形成於基板10」的下部側上。圖6A是半導體裝置1」的上部側的平面圖；圖6B是半導體裝置1」的側面圖；和圖6C是從上部側看的半導體裝置1」的下部側的透視圖。以下，在該半導體裝置1」中，IC晶片側(+Z側)稱為「上部側」，和在該半導體裝置1中，與IC晶片側相對的一側稱為「下部側」。
在實施中的半導體裝置1」是具有與在圖1A至1C中示出的半導體裝置1接近等同的外觀構成，除了上述的相對位置關係。通過主要包括基板(第一基板)10」、IC晶片(半導體晶片)20」、線圈30」、虛擬圖案(導電圖案)40來構成半導體裝置1」。
如在圖6B中示出的，關於基板10」，主要材料是例如由玻璃環氧樹脂製成的絕緣基板11」，和預定的導電路徑12」粘貼到其上部側，其上塗覆有絕緣焊料抗蝕劑圖案13」。預定導電路徑12b附加於絕緣基板11」的下部側，其上塗覆有絕緣焊料抗蝕劑圖案13b」。在絕緣基板11」中鑽通孔，其穿透上部側和下部側之間。
如在圖6A中示出的，粘貼到上部側的預定導電路徑12a」通過包括26個IC晶片圖案和用於以下描述的橋線路徑303b」(圖6C)的通孔開口電極301a」、302a」、304a」來構成。每個IC晶片圖案通過開口電極(例如，開口電極121a」、124a」)、引線(例如引線122a」、125a」)和內部電極(例如，內部電極123a」、126a」)來構成。然而，在圖6A的說明中，通過通孔連接到外部端子VCC(圖6C)的IC晶片圖案也包括沿著Y軸延伸到開口電極304a」的線路徑305a」。在圖6A的說明中，連接到線圈301」、302」的每個IC晶片圖案不具有開口電極，並且僅僅通過引線和內部電極來構成。
如圖6C中示出的，粘貼到下部側的預定導電路徑12b」通過包括與上述的26個IC晶片圖案和橋線路徑303b」相對應的圖案來構成。每個IC晶片圖案通過開口電極(例如，開口電極121b」、124b」)、引線(例如，引線122b」、125b」)和外部端子(電極，例如，外部端子123b」、126b」)來構成。上述的在上部側上的通孔開口電極121a」和在下部側上的通孔開口電極121b」相對地設置在每一側上。橋線路徑303b」是為了連接兩個線圈301」、302」的目的。通過連接位於X軸方向中的中心處的開口電極304b」和開口電極304a」(圖6A)、線路徑305a」(圖6A)的通孔和在上述的IC晶片圖案(圖6A)中的通孔，橋線路徑303b」連接到外部端子VCC以具有相同的電勢。通過上述的IC晶片圖案和金屬薄線22」(圖6A)，橋線路徑303b」電連接到IC晶片20」的電極(例如，電極201」、202」)。
IC晶片20」(圖6A和6B)是與圖1A至1C中示出的IC晶片20相同的承重晶片。
如在圖6A中示出的，線圈30」由兩個附加於絕緣基板10」的螺旋形狀平面線圈301」、302」構成，作為上述的上部側導電路徑12a」的一部分。如在圖6B中示出的，實施的線圈301」、302」附加於絕緣基板10」的上部側，並塗覆有焊料抗蝕劑圖案13a」。IC晶片20」通過絕緣膠(絕緣粘合劑)21」固定到該焊料抗蝕劑圖案13a」上。根據圖6A的說明，兩個線圈301」、302」在基板10的表面上以相同的形狀以逆時針旋轉從中心向外部圍繞。
如圖6C中示出的，虛擬圖案40」形成於與在絕緣基板10」的上部側上的線圈301」、302」相對的絕緣基板10」的下部側上。具體地，實施的虛擬圖案40」通過主要由例如以接近矩形形狀包圍上述的在其中心部分中的橋線路徑303b」的銅(Cu)製成的單個導體來構成。通過這種方式，由於導體存在於橋線路徑303b」周圍，所以橋線路徑303b」用作所謂的共面線路徑。因此，如果電磁場從橋線路徑303b」產生，則電磁場由虛擬圖案40」吸收。
實施的虛擬圖案40」的輪廓與接近矩形的組合兩個線圈301」、302」的輪廓對準。換句話說，該虛擬圖案40」具有在與在認為兩個線圈301」、302」為整體線圈30」情況下的外部輪緣相同的位置或超出該外部輪緣的位置處具有外部邊緣。通過這種方式，如果當操作線圈30」時電磁場從線圈30」向下部側(-Z軸)產生，則電磁場通過虛擬圖案40」吸收。
虛擬圖案40」連接到以下描述的多個接地端子15」以具有相同的電勢。
如在圖6C中示出的，當與上述的26個外部端子一起安裝到例如印刷引線基板500(圖4A)上時，多個接地端子15」(電極)粘貼到用於接地的絕緣基板10」上，作為上述的下部側的導電路徑12b」的一部分。然而，接地端子15」不限於接地的目的，且可以是用於保持虛擬圖案40」為相同電壓的任何電極。相同電壓的電壓值例如依據在印刷電路基板500的預定位置中的電壓來確定。通過這種方式，通過保持在與線圈30」耦合的互感中的虛擬圖案40」為相同的電壓以穩定其電勢，更加穩定了線圈30」的電感特性。穩定線圈30」的電感特性意指例如線圈30」的電感保持為預定值或意指線圈30」的電感保持在預定的範圍內。
在實施中，基板10」下部側的整個表面塗覆有上述的焊料抗蝕劑圖案13b」，除了多個外部端子和上述的接地端子15。
在實施中，在IC晶片20」安裝到形成有線圈30」的基板10」上之後，基板10」的上部側密封有模塑樹脂(絕緣樹脂)50」。
在實施的半導體裝置1」內部，線圈30」以互感耦合形式耦合到虛擬圖案40。在另一方面，在常規的半導體裝置1』(圖4B)內部，不存在導電圖案。因此，通過互感耦合將實施的半導體裝置1」的電感值製作得小於常規半導體裝置1』的電感值。因此，在實施中，通過當形成線圈時，改變線圈301」、302」的線匝尺寸和數量以及線和間隔的比例等，將線圈30」的電感值設置得大於常規情況，以使得半導體裝置1」的電感值等於常規半導體裝置1』的電感值。通過這種方式，例如，由於通常在從例如製造方輸出時，半導體裝置1」的電感值不會從預定值設置轉換，因此半導體裝置1」對於使用方而言便於使用。
根據實施的半導體裝置1」，如果導體不存在於線圈30」附近的印刷引線基板500上，則與線圈30」耦合的互感可主要通過虛擬圖案40」來形成。因此，如果預先通過例如製造來設計虛擬圖案40」以使得單個半導體裝置1」的線圈30具有預定的電感特性，則只要通過例如在不存在導體的印刷引線基板500的區域上由使用者安裝半導體裝置1」就能保持線圈30」的該預定電感特性。因此，提供可以在安裝之後容易地再現其安裝前的電感特性和穩定性的半導體裝置1」。如果保持了線圈30」的電感特性和穩定性，則從半導體裝置1」可以獲得更好的頻率特性如Q值，和從安裝有半導體裝置1」的電子裝置可以獲得更好的性能。
根據實施的半導體裝置1」，如果從線圈30」、橋線路徑303」等產生電磁場，則電磁場通過虛擬圖案40」吸收，且因此，可以抑制對安裝有半導體裝置1」的電子裝置的電磁幹擾。因此，從電子裝置獲得更好的性能。
如圖1中示出的具有半導體裝置1的情況，實施的半導體裝置1」可以是調諧器裝置，以使IC晶片20」的一部分和線圈301」、302」與在本機振蕩電路中的振蕩器等效。實施的半導體裝置1」的等效電路與圖2的電路圖中示出的等效電路2相同，除了不包括外部端子L1、L2。實施的半導體裝置1」不限於這種調諧器裝置。
《兩個線對稱線圈》在上述實施的半導體裝置1」(圖6A)中，儘管兩個線圈301」、302」以相同形狀從中心向外部在基板10」的表面上以逆時針旋轉圍繞而形成，但是本發明不限於此。
例如，如在圖7中示出的，半導體裝置81的兩個線圈(第一線圈和第二線圈)8301、8302可形成為相對沿著Y軸方向邊界的線對稱形狀。該圖為基板810的上部側的平面圖。在圖中的說明中，兩個線圈8301、8302的形狀為相對於將基板810面對IC晶片(例如圖6A的IC晶片20″)的上部側的表面一分為二的邊界相互鏡像的關係，例如，邊界穿過在X軸方向上的中間點並平行於Y軸。與上述的線路徑305a」(圖6a)相對應的線路徑8305a位於邊界上。
如上所述，兩個線圈8301、8302分別通過兩個IC晶片圖案8121、8122和兩個金屬薄線(例如，圖6B的金屬薄線22」)連接到IC晶片。因此，當兩個線圈8301、8302相對於上述的邊界線對稱時，如果分別形成兩個IC晶片圖案8121、8122和兩個金屬薄線以具有相同的結構，則可使得包括引線的兩個線圈8301、8302的電感值相等。通過這種方式，由於容易設計半導體裝置81的封裝和簡化了包括引線的線圈830的結構，結果降低了半導體裝置81的製造成本。
《輔助導電圖案》在上述實施的半導體裝置1」(圖6B)中，儘管只在基板10」的下部側上形成虛擬圖案40」，但是本發明不限於此。在上述實施的半導體裝置1」中，通過焊料抗蝕劑圖案13a」和兩個線圈301」、302」附加於其上的在絕緣基板10」上部側上的絕緣膠21」來提供IC晶片20」。例如，具有接近與虛擬圖案40」相同形狀的輔助導電圖案可存在於焊料抗蝕劑圖案13a」和絕緣膠21」之間。
如在圖8中示出的，對於半導體裝置91的基板910，主要材料是例如由玻璃環氧樹脂製成的絕緣基板911，對於其上部側(1)附加預定的導電路徑912a(包括線圈9301、9302)；(2)塗覆其上的絕緣焊料抗蝕劑圖案913a；(3)附加於其上的具有接近矩形形狀和通過單個導體構成的虛擬圖案(輔助導電圖案)941；和(4)塗覆於其上的絕緣抗蝕劑圖案914a。對於絕緣基板911的下部側(5)附加預定的導電圖案912b和虛擬圖案(導電圖案)942；和(6)塗覆於其上的絕緣焊料抗蝕劑圖案913b。圖8是半導體裝置91的側面圖。
在半導體裝置91中，除了提供於基板910下部側上的虛擬圖案942之外，另一個虛擬圖案941存在於IC晶片920和焊料抗蝕劑圖案(其可認為是絕緣粘合劑)913a之間。
由於當IC晶片920的操作時電感噪音等通過該虛擬圖案941阻礙，因此穩定了線圈930(線圈9301、9302)的電感特性。因此，對於單個的半導體裝置91，例如，在製造方，如果相對與半導體裝置91的基板910在IC晶片920的安裝位置等中產生誤差，則線圈930的電感特性和穩定性較少地被IC晶片920的操作影響。由於與線圈930耦合的互感可主要通過兩個虛擬圖案941、942形成，因此如果預先通過例如製造設計兩個虛擬圖案941、942以使單個半導體裝置91的線圈930具有預定的電感特性，則例如半導體裝置91的線圈930的預定電感特性容易地保持在使用方。
《FM收音機》上述的半導體裝置1、1」、81、91可與其它的半導體裝置一起安裝為在印刷引線基板(第二基板)500(圖4A)上的調諧裝置以構成例如輕便FM收音機(電路裝置)700(圖9)。圖9是示出FM收音機700的結構例子的結構圖。
如圖9中描述的，實施的FM收音機700通過包括天線701、RF放大器702、混混頻器703、本機振蕩器704、第一中頻放大器705、第一中頻濾波器706、第二中頻濾波器707、選擇器708、第二中頻放大器709、FM檢波器710和輸出端子711構成。
由天線701接收的廣播電臺信號通過RF放大器702放大和通過混頻器703與將被轉換為中頻信號的自本機振蕩器704的本機振蕩信號混頻。中頻信號通過第一中頻放大器705放大，且通過第一中頻濾波器706或第二中頻濾波器707和選擇器708限制頻帶。頻帶限制的中頻信號通過第二中頻放大器709放大或振幅限制，且通過FM檢波器710 FM調製後輸出到輸出端子711。
在如實施的調諧裝置的半導體裝置1、1」、81、91中，在其下部側上的外部端子(例如VCC)通過例如焊料突起60電連接到印刷引線基板500(圖4A)的導電路徑510，以構成本機振蕩器704。如上所述，由於從調諧裝置可以獲得更好的頻率特性如Q值，因此自實施的FM收音機700可獲得更好的性能。
包括實施的半導體裝置1、1」、81、91的電路裝置不限於FM收音機700。該電路裝置可以是其中線圈30、30」、830、930用作用於接收例如無線電信號即如可攜式電話等的天線的輕便接收器。
在安裝之前和之後其電感特性和穩定性的再現實施的半導體裝置1」通過包括基板10、固定到基板10」上部側的IC晶片20」、形成於與IC晶片20」相對的基板上部側表面上並電連接到IC晶片20」的螺旋狀線圈30」，和為了穩定線圈30」的電感特性而形成於與線圈30」面對的基板10」上部側表面上的虛擬圖案40」而構成。在單個半導體裝置1」中，與線圈30」耦合的互感可主要通過虛擬圖案40」形成。因此，如果例如通過製造預先設計虛擬圖案40」以使單個半導體裝置1」的線圈30具有預定的電感特性，則只要半導體裝置1」通過例如遠離導體由使用者等來安裝，就能保持線圈30」的預定電感特性。因此在安裝之後可以容易地再現其安裝前的電感特性和穩定性。根據該半導體裝置1」，如果自線圈30」產生電磁場，則通過虛擬圖案40」吸收該電磁場，因此，能夠將電磁幹擾限制在半導體裝置1」安裝至其的電子裝置等中。
在上述的半導體裝置1」中，優選地，通過焊料抗蝕劑圖案13a」將IC晶片20」固定到基板10」。通過這種方式，由於IC晶片20」與為焊料抗蝕劑圖案13a」的基座的導電路徑12a」電性絕緣，因此穩定了線圈30」和IC晶片20」的操作。
在上述的半導體裝置1」中，優選地，半導體裝置1」還包括為了保持虛擬圖案40」為相同電勢而形成於基板10」的上面側表面上的接地端子15」。通過以這種方式保持虛擬圖案40」的電勢在與線圈30」耦合的互感中，更加穩定了線圈30」的電感特性。例如，依據在印刷引線基板500(圖4A)的預定位置中的電壓來確定相同電壓的電壓值。
在上述的半導體裝置1」中，優選地，將多個接地端子15」接地。例如，如果將上述的預定位置接地，則例如在使用方，半導體裝置1」的安裝操作將更容易。
在上述的半導體裝置1」中，優選地，線圈30」具有大於不提供虛擬圖案40」的情況下的電感值的電感值。例如，通過當形成線圈時改變線圈30」的線匝的尺寸和數量以及線和間隔的比例等，將線圈30」的電感值設置成大於常規情況以使半導體裝置1」的電感值等於例如常規半導體裝置1』(圖4B)的電感值。在這種情況下，由於當從例如製造方輸出時，半導體裝置1」的電感值不從常規設置的預定值轉換，因此對於例如使用方，可以容易地使用半導體裝置1」。
在上述的半導體裝置81中，線圈830可由線圈8301和線圈8302組成，且線圈8301和線圈8302相對於將與IC晶片(例如IC晶片20」)面對的基板810的上部側表面分成兩部分的邊界可具有線對稱形狀。例如，兩個線圈8301、8302分別通過兩個IC晶片圖案8121、8122和兩個金屬薄線(例如，金屬薄線22」)連接到IC晶片(例如，IC晶片20」)。因此，當兩個線圈8301、8302相對於上述的邊界線對稱時，如果分別形成兩個IC晶片圖案8121、8122和兩個金屬薄線以具有相同的結構，則使得包括引線的兩個線圈8301、8302的電感值相等。通過這種方式，由於容易地設計半導體封裝81的封裝和簡化了包括引線的線圈830的結構，因此，結果降低了半導體裝置81的製造成本。
在上述的半導體裝置91中，半導體裝置91還可包括存在於在基板910的上部側上IC晶片920和焊料抗蝕劑圖案913a之間用於穩定線圈930電感特性的虛擬圖案941。由於當IC晶片920操作時通過該虛擬圖案941阻礙了電感噪音等，因此穩定了線圈930的電感特性。因此，對於單個半導體裝置91，例如，在製造方，如果在IC晶片920相對於半導體裝置91的基板910的安裝位置等中產生誤差，則線圈930的電感特性和穩定性較少地被IC晶片920的操作影響。由於與線圈930耦合的互感可主要通過兩個虛擬圖案941、942形成，因此如果預先通過例如製造設計了兩個虛擬圖案941、942以使單個半導體裝置91的線圈930具有預定的電感特性，則例如在使用方容易地保持半導體裝置91的線圈930的預定電感特性。
通過包括以下部分構成實施的半導體裝置1」、81、91基板10」、810、910；固定到基板10」、810、910上部側的IC晶片20」、920；形成於與IC晶片20」、920面對的基板10」、810、910上部側表面上並電連接到IC晶片20」、920的螺旋狀線圈30」、830、930；為了穩定線圈30」、830、930的電感特性而形成於與線圈30」、830、930相對的基板10」、810、910的下部側表面上的虛擬圖案40」、942；形成於基板10」、810、910下部側表面上的外部端子(例如，外部端子123b」、126b」)；通孔，穿透基板10」、810、910的上部側和下部側之間並電連接IC晶片20」、920的電極(例如，電極201」、202」)和形成於基板10」、810、910下部側表面上的外部端子(例如，外部端子123b」、126b」)；和密封基板10」、810、910上部側的模塑樹脂50」、950。通過這種方式，在安裝之後可以容易地再現半導體裝置1」、81、91的安裝前電感特性和穩定性，且可將電磁幹擾限制在進行安裝的電子裝置等中。
實施的FM收音機(電路裝置)700通過包括以下部分而構成調諧裝置(半導體裝置)1」、81、91，其具有基板10」、810、910，固定到基板10」、810、910上部側的IC晶片20」，920，形成於與IC晶片20」、920面對的基板10」、810、910上部側表面上並與IC晶片20」、920電連接的螺旋狀線圈30」、830、930和為了穩定線圈30」、830、930的電感特性而形成於與線圈30」、830、930相對的基板10」、810、910下部側表面上的虛擬圖案40」、942；和與基板10」、810、910的下部側面對的印刷引線基板(例如，印刷引線基板500)，調諧裝置(半導體裝置)1」、81、91安裝至其。由於該調諧裝置具有良好的頻率特性如Q值，因此FM收音機700具有較好的性能。
為了便於理解本發明，已經描述了本發明的上述實施，而不是限制於解釋本發明。不偏離其精神的情況下本發明可以作出各種改變和變化，且本發明包括其等價物。
權利要求
1.一種半導體裝置，包括基板；固定地緊固到基板一側上的半導體晶片；形成於基板的另一側上並電連接到半導體晶片的螺旋狀線圈；和為了穩定線圈的電感特性而形成於基板的面對半導體晶片的一側表面上的導電圖案。
2.根據權利要求1的半導體裝置，其中半導體晶片通過絕緣粘合劑固定地緊固到導電圖案上。
3.根據權利要求1的半導體裝置，其中導電圖案包括以預定的間隙相互遠離間隔的預定形狀的多個隔離導電圖案。
4.根據權利要求3的半導體裝置，其中導電圖案包括以基本矩形形狀設置以使預定間隙基本線性地延伸並相互以角度交叉的多個隔離的導電圖案。
5.根據權利要求4的半導體裝置，其中半導體晶片是矩形的，和其中設置基本線性交叉的多個預定間隙，以便於相對半導體晶片的外部邊緣限定預定角度。
6.一種半導體裝置，包括第一基板；固定地緊固到第一基板一側上的半導體晶片；以螺旋狀形成於第一基板另一側上的線圈；在第一基板的一側和另一側之間延伸並電連接半導體晶片的電極和線圈的電極的第一通孔；為了穩定線圈的電感特性而形成於第一基板的與半導體晶片面對的一側表面上的導電圖案；在第一基板的一側和另一側之間延伸並電連接半導體晶片的另一個電極和形成在第一基板另一側上的電極的第二通孔；和覆蓋第一基板一側的絕緣樹脂。
7.一種電路裝置，包括半導體裝置，其具有第一基板，固定地緊固到第一基板一側上的半導體晶片，以螺旋狀形成於第一基板的另一側上並與半導體晶片電連接的線圈，和為了穩定線圈的電感特性而形成於第一基板與半導體晶片面對的一側的表面上的導電圖案；和安裝有半導體裝置以使第一基板的另一側與第二基板面對的第二基板。
8.根據權利要求7的電路裝置，其中導電圖案不形成在與形成在第一基板另一側上的線圈面對的第二基板的表面上。
9.一種半導體裝置，包括基板；固定地緊固到基板一側上的半導體晶片；形成於基板與半導體晶片面對的一側表面上並與半導體晶片電連接的螺旋狀線圈；和為了穩定線圈的電感特性而形成於基板與線圈相對的另一側表面上的導電圖案。
10.根據權利要求9的半導體裝置，其中半導體晶片通過絕緣粘合劑固定地緊固到基板。
11.根據權利要求9的半導體裝置，還包括用於保持形成於基板另一側表面上的導電圖案為相同電勢的多個電極。
12.根據權利要求11的半導體裝置，其中將多個電極接地。
13.根據權利要求9的半導體裝置，其中線圈具有大於不存在導電圖案情況下的電感值的電感值。
14.根據權利要求9的半導體裝置，其中線圈包括第一線圈和第二線圈，和其中第一線圈和第二線圈相對於將與半導體晶片面對的基板的一側表面分成兩部分的邊界具有線對稱的形狀。
15.根據權利要求10的半導體裝置，還包括為了穩定線圈的電感特性，介於基板一側上的半導體晶片和絕緣粘合劑之間的輔助導電圖案。
16.一種半導體裝置，包括第一基板；固定地緊固於第一基板一側的半導體晶片；形成於第一基板與半導體晶片面對的一側表面上並與半導體晶片電連接的螺旋狀線圈；為了穩定線圈的電感特性而形成於第一基板與線圈相對的另一側表面上的導電圖案；形成於第一基板另一側表面上的電極；在第一基板的一側和另一側之間延伸並電連接半導體晶片的電極和形成於第一基板另一側表面上的電極的通孔；和覆蓋第一基板一側的絕緣樹脂。
17.一種電路裝置，包括半導體裝置，其具有第一基板，固定地緊固到第一基板一側的半導體晶片，形成於第一基板的一側表面上並與半導體晶片電連接的螺旋狀線圈，和為了穩定線圈的電感特性而形成於第一基板與線圈相對的另一側表面上的導電圖案；和與第一基板另一側面對並安裝有該半導體裝置的第二基板。
全文摘要
一種半導體裝置，包括基板，固定地緊固到基板一側上的半導體晶片，形成於基板的另一側上並與半導體晶片電連接的螺旋狀線圈，和為了穩定線圈的電感特性而形成於基板與半導體晶片面對的一側表面上的導電圖案。
文檔編號H01L23/488GK1848423SQ200510121788
公開日2006年10月18日 申請日期2005年12月21日 優先權日2004年12月21日
發明者佐藤明弘, 關口智, 鐮土清和, 黑川和成, 坪野谷誠, 三田清志, 鍋田洋一, 澤井徹郎, 今岡俊一 申請人:三洋電機株式會社, 關東三洋半導體株式會社