特開 2024-137257 アイソレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137257

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】アイソレータ

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/16 20230101AFI20240927BHJP

   H04B 5/48 20240101ALI20240927BHJP

   H01F 27/29 20060101ALI20240927BHJP

   H05K 1/03 20060101ALN20240927BHJP

   H05K 1/16 20060101ALN20240927BHJP

【ＦＩ】

H01L25/16 A

H04B5/02

H01F27/29 Z

H05K1/03 670

H05K1/16 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048707

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】今泉 祐介

(72)【発明者】

【氏名】劉 佳

(72)【発明者】

【氏名】田村 佳哉

【テーマコード（参考）】

4E351

5E070

5K012

【Ｆターム（参考）】

4E351BB15

4E351CC06

4E351DD04

5E070AB08

5E070EA10

5K012AA07

5K012AB03

5K012AC06

5K012AC08

5K012AC10

5K012BA18

(57)【要約】      （修正有）

【課題】製造工程の複雑化及びサイズの増加を抑制するアイソレータを提供する。
【解決手段】アイソレータパッケージは、絶縁層（第１基板）４１４、絶縁層４１４の上面に接する絶縁層４１５、絶縁層４１４の下面に接する絶縁層４１３、絶縁層４１５同層に含まれるコイルＣＵ及びコイルＣＵと対向するように設けられ、絶縁層４１３と同層に含まれるコイルＣＬと、を含むアイソレータモジュール４０と、アイソレータモジュール４０の下方に設けられ、コイルＣＬの下面に電気的に接続される導体部ＢＰと、半導体チップと、を備え、コイルＣＬと、半導体チップの上面とは、導体部ＢＰ及び導電性のパッドＰＬｂを介して、電気的に接続される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基板、前記第１基板の上面に接する第１絶縁層、前記第１基板の下面に接する第２絶縁層、前記第１絶縁層と同層に含まれる第１コイル、及び前記第１コイルと対向するように設けられ、前記第２絶縁層と同層に含まれる第２コイル、を含むアイソレータモジュールと、
前記アイソレータモジュールの下方に設けられ、前記第２コイルの下面に電気的に接続される第１導体部と、
第１チップと、
を備え、
前記第２コイルと、前記第１チップの上面とは、前記第１導体部を介して、電気的に接続される、
アイソレータ。

【請求項2】

前記第１チップは、前記第１導体部の下方に設けられ、
前記第１導体部は、前記第１チップの上面に接する、
請求項１記載のアイソレータ。

【請求項3】

前記第１導体部の下方に設けられる第１配線、
をさらに備え、
前記第１導体部は、前記第１配線の上面に接する、
請求項１記載のアイソレータ。

【請求項4】

前記第１チップと、前記第１配線とは、ワイヤを介して電気的に接続される、
請求項３記載のアイソレータ。

【請求項5】

第２チップをさらに備え、
前記第１コイルと、前記第２チップとは、ワイヤを介して電気的に接続される、
請求項１記載のアイソレータ。

【請求項6】

前記第２コイルの一端において、前記第２コイルの下面に接する第１パッド、
をさらに備え、
前記第１導体部は、前記第１パッドの下面に接する、
請求項１記載のアイソレータ。

【請求項7】

前記第１パッドと同層に含まれ、前記第２コイルと電気的に絶縁されるダミーパッド、
をさらに備える、
請求項６記載のアイソレータ。

【請求項8】

前記第１絶縁層内において、前記第１コイルと離間して設けられる第３コイルと、
前記第２絶縁層内において、前記第３コイルと対向するように、前記第２コイルと離間して設けられる第４コイルと、
前記アイソレータモジュールの下方に設けられ、前記第４コイルの下面に電気的に接続される第２導体部と、
を備え、
前記第４コイルと、前記第１チップの上面とは、前記第２導体部を介して、電気的に接続される、
請求項１記載のアイソレータ。

【請求項9】

前記第１導体部は、バンプ、又は半田付けにより形成されたものである、
請求項１記載のアイソレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、アイソレータに関する。

【背景技術】

【0002】

送信側回路と受信側回路との間を絶縁した状態で、送信側回路から受信側回路へ信号を伝送するアイソレータが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８－２２２４３８号公報

【特許文献2】特開平１０－０７４６２６号公報

【特許文献3】特開２０１０－０２８５４２号公報

【特許文献4】米国特許出願公開第２０１５／００６９５７２号明細書

【特許文献5】特願２０２２－０４８５１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

製造工程の複雑化、及びサイズの増加を抑制する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態に係るアイソレータは、第１基板、上記第１基板の上面に接する第１絶縁層、上記第１基板の下面に接する第２絶縁層、上記第１絶縁層と同層に含まれる第１コイル、及び上記第１コイルと対向するように設けられ、上記第２絶縁層と同層に含まれる第２コイル、を含むアイソレータモジュールと、上記アイソレータモジュールの下方に設けられ、上記第２コイルの下面に電気的に接続される第１導体部と、第１チップと、を備え、上記第２コイルと、上記第１チップの上面とは、上記第１導体部を介して、電気的に接続される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係るアイソレータの平面レイアウトの一例を示す平面図。

【図2】実施形態に係るアイソレータの断面構造の一例を示す、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図。

【図3】実施形態に係るアイソレータモジュールの構造の一例を示す斜視図。

【図4】実施形態に係るアイソレータモジュールの１次回路の構造の一例を示す斜視図。

【図5】実施形態に係るアイソレータモジュールの２次回路の構造の一例を示す斜視図。

【図6】実施形態に係るアイソレータモジュールの断面構造の一例を示す、図３のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図。

【図7】第１変形例に係るアイソレータの平面レイアウトの一例を示す平面図。

【図8】第１変形例に係るアイソレータの断面構造の一例を示す、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図。

【図9】第２変形例に係るアイソレータの平面レイアウトの一例を示す平面図。

【図10】第２変形例に係るアイソレータの断面構造の一例を示す、図９のＸ－Ｘ線に沿った断面図。

【図11】第３変形例に係るアイソレータの平面レイアウトの一例を示す平面図。

【図12】第３変形例に係るアイソレータモジュールの構造の一例を示す斜視図。

【図13】第３変形例に係るアイソレータモジュールの１次回路の構造の一例を示す斜視図。

【図14】第３変形例に係るアイソレータモジュールの２次回路の構造の一例を示す斜視図。

【図15】第４変形例に係るアイソレータモジュールの構造の一例を示す斜視図。

【図16】第４変形例に係るアイソレータモジュールの１次回路の構造の一例を示す斜視図。

【図17】第４変形例に係るアイソレータモジュールの２次回路の構造の一例を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、実施形態について図面を参照して説明する。図面の寸法及び比率は、必ずしも現実のものと同一とは限らない。

【0008】

なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付す。同様の構成を有する要素同士を特に区別する場合、同一符号の末尾に、互いに異なる文字又は数字を付加する場合がある。

【0009】

１． 実施形態
実施形態に係るアイソレータについて説明する。

【0010】

図１は、実施形態に係るアイソレータの平面レイアウトの一例を示す平面図である。図２は、実施形態に係るアイソレータの断面構造の一例を示す、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２に示されるように、アイソレータパッケージ１は、デジタル・アイソレータを含むパッケージである。アイソレータパッケージ１は、フレーム１０、半導体チップ２０及び３０、アイソレータモジュール４０、並びに絶縁部材５０を備える。なお、図１では、絶縁部材５０が省略して示される。

【0011】

フレーム１０は、例えば板状の金属部材である。フレーム１０の面上には、絶縁性の接着部材１１及び１２をそれぞれ介して、半導体チップ２０及び３０が設けられる。フレーム１０は、半導体チップ２０及び３０を支持する基板として機能する。

【0012】

以下では、フレーム１０の面と平行な面をＸＹ面とする。ＸＹ面内で互いに垂直に交差する方向をＸ方向及びＹ方向とする。ＸＹ面に交差する方向をＺ方向とする。Ｚ方向のうち、フレーム１０から半導体チップ２０及び３０に向かう方向を、上方向とも言う。

【0013】

アイソレータモジュール４０は、半導体チップ２０の上面上に、絶縁性の接着部材１３を介して、設けられる。これにより、アイソレータモジュール４０は、Ｚ方向に見て、例えば半導体チップ２０と重なる位置に設けられる。

【0014】

半導体チップ２０には、回路２１が形成される。回路２１は、信号の送受信回路及び変復調回路を含む。回路２１は、半導体チップ２０の上面に接続される導体部ＢＰを介して、アイソレータモジュール４０と電気的に接続される。すなわち、半導体チップ２０とアイソレータモジュール４０とは、例えばフリップチップボンディングによって電気的に接続される。導体部ＢＰは、例えばバンプである。また、導体部ＢＰは、例えば半田付けにより形成されたものであってもよい。半導体チップ２０は、ボンディングワイヤＷｃを介してピン２３と電気的に接続される。

【0015】

半導体チップ３０は、半導体チップ２０とＸ方向に並ぶ。半導体チップ３０には、回路３１が形成される。回路３１は、信号の送受信回路及び変復調回路を含む。回路３１は、ボンディングワイヤＷａ及びＷｂを介してアイソレータモジュール４０と電気的に接続される。半導体チップ３０は、ボンディングワイヤＷｄを介してピン３３と電気的に接続される。

【0016】

アイソレータモジュール４０は、デジタル・アイソレータとして機能するモジュールである。アイソレータモジュール４０には、トランスが実装される。アイソレータモジュール４０は、トランスを用いて、送信側回路（１次回路）と受信側回路（２次回路）との間を絶縁した状態で、信号を伝送するように構成される。アイソレータモジュール４０の構成の詳細については、後述する。

【0017】

絶縁部材５０は、例えば、絶縁性の樹脂を含む。フレーム１０、半導体チップ２０及び３０、アイソレータモジュール４０、並びにボンディングワイヤＷａ及びＷｂは、絶縁部材５０によって封止される。ピン２３及び３３は、絶縁部材５０によって固定されつつ、絶縁部材５０の外部に露出する部分を有する。

【0018】

以上のような構成により、アイソレータパッケージ１は、ピン２３とピン３３との間で、アイソレータモジュール４０を介して信号を伝送することができる。

【0019】

図３は、実施形態に係るアイソレータモジュールの構造の一例を示す斜視図である。図４は、実施形態に係るアイソレータモジュールの１次回路の構造の一例を示す斜視図である。図５は、実施形態に係るアイソレータモジュールの２次回路の構造の一例を示す斜視図である。図６は、実施形態に係るアイソレータモジュールの断面構造の一例を示す、図３のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。図３、図４、図５、及び図６に示されるように、アイソレータモジュール４０は、例えば、配線板４１を含む。なお、図３、図４、及び図５では、配線板４１内の導電性の部材が、当該導電性の部材を覆う絶縁性の部材を透過して図示される。また、図６では、接着部材１３の図示が省略される。

【0020】

配線板４１は、１次回路及び２次回路を含むプリント配線板である。プリント配線板としては、例えば、柔軟性を有するフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）が使用され得る。配線板４１の形状としては、例えば、矩形状が適用され得るが、矩形状に限られず、任意の形状が適用され得る。

【0021】

配線板４１内には、導電性のパッドＰＵａ、ＰＵｂ、ＰＬａ、及びＰＬｂ、ダミーパッドＰｄｍ、並びにコイルＣＵ及びＣＬが設けられる。配線板４１の外形は、絶縁層４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６、及び４１７がこの順に積層されて形成される。

【0022】

パッドＰＬａ及びＰＬｂは、絶縁層４１２内に設けられる。絶縁層４１２より下層の絶縁層４１１のうち、Ｚ方向に見てパッドＰＬａ及びＰＬｂと重なる部分は、除去される。各パッドＰＬａ及びＰＬｂの下面は、当該パッドに対応する導体部ＢＰを介して半導体チップ２０の回路２１と、電気的に接続される。パッドＰＬａ及びＰＬｂの各々は、例えば円形状を有する。しかしながら、これに限られない。パッドＰＬａ及びＰＬｂの各々は、例えば矩形状を有していてもよい。

【0023】

また、ダミーパッドＰｄｍは、パッドＰＬａ及びＰＬｂと同様に、絶縁層４１２内に設けられる。ダミーパッドＰｄｍは、例えば、ダミーパッドＰｄｍ及びパッドＰＬａが、Ｚ方向に見て、ＰＬｂを中心に点対称な位置に配置されるように設けられる。ダミーパッドＰｄｍ、並びにパッドＰＬａ及びＰＬｂの大きさは、例えば同等である。なお、ダミーパッドＰｄｍの配置、及び大きさは図４に示されるものに限られない。ダミーパッドＰｄｍの位置及び大きさは、例えばアイソレータモジュール４０の重心等に基づいて、アイソレータモジュール４０を実装する際に、ＸＹ面に対してアイソレータモジュール４０を水平に保ちやすいように決定することができる。また、配線板４１が、１つのダミーパッドＰｄｍを含む場合を示したが、これに限られない。ダミーパッドＰｄｍは、含まれなくてもよいし、絶縁層４１２内に２個以上含まれてもよい。

【0024】

コイルＣＬは、絶縁層４１３内に設けられる。コイルＣＬは、例えば銅を含む。コイルＣＬの上面は、例えば絶縁層４１３の上面よりも下方に位置する。また、コイルＣＬの下面は、例えば絶縁層４１３の下面と面一になる。Ｚ方向に見て、コイルＣＬは、渦状に巻かれた形状を有し、所定のインダクタンスを有する。コイルＣＬは、中央端及び外周端を有する。コイルＣＬの外周端は、パッドＰＬａと電気的に接続される。コイルＣＬの中央端は、パッドＰＬｂと電気的に接続される。以上のような構成により、パッドＰＬａに接続された導体部ＢＰと、パッドＰＬｂに接続された導体部ＢＰとの間で電流経路が形成される。コイルＣＬは、１次コイルとも呼ばれる。

【0025】

なお、コイルＣＬは、コイルＣＬの下部がメッキ処理されたものであってもよい。また、コイルＣＬは、例えば２層以上の銅箔から構成されてもよい。

【0026】

パッドＰＵａ及びＰＵｂは、絶縁層４１６内に設けられる。絶縁層４１６より上層の絶縁層４１７のうち、Ｚ方向に見てパッドＰＵａ及びＰＵｂと重なる部分は、除去される。パッドＰＵａ及びＰＵｂにはそれぞれ、ボンディングワイヤＷａ及びＷｂが電気的に接続される。パッドＰＵａ及びＰＵｂの各々は、例えばパッドＰＬａ及びＰＬｂと異なる形状、及び大きさを有し得る。より具体的に、パッドＰＬａ及びＰＬｂの各々が円形状を有する場合、パッドＰＵａ及びＰＵｂの各々は、例えば矩形状を有してもよいし、パッドＰＬａ及びＰＬｂの各々よりも大きくてもよい。

【0027】

なお、パッドＰＵａは、Ｚ方向に見て、例えばパッドＰＬａと重なる位置に設けられる。また、パッドＰＵｂは、Ｚ方向に見て、例えばパッドＰＬｂと重なる位置に設けられる。

【0028】

コイルＣＵは、絶縁層４１５内に設けられる。コイルＣＵは、例えば銅を含む。コイルＣＵの上面は、例えば絶縁層４１５の上面と面一になる。また、コイルＣＵの下面は、例えば絶縁層４１５の下面よりも上方に位置する。Ｚ方向に見て、コイルＣＵは、渦状に巻かれた形状を有し、所定のインダクタンスを有する。コイルＣＵは、中央端及び外周端を有する。コイルＣＵの外周端は、パッドＰＵａと電気的に接続される。コイルＣＵの中央端は、パッドＰＵｂと電気的に接続される。以上のような構成により、ボンディングワイヤＷａとボンディングワイヤＷｂとの間で電流経路が形成される。コイルＣＵは、２次コイルとも呼ばれる。

【0029】

なお、コイルＣＵは、コイルＣＵの上部がメッキ処理されたものであってもよい。また、コイルＣＵは、例えば２層以上の銅箔から構成されてもよい。

【0030】

以上のような構成により、導体部ＢＰの上方において、パッドＰＬａ及びＰＬｂと、コイルＣＬと、コイルＣＵと、パッドＰＵａ及びＰＵｂとは、例えば、上方に向かってこの順に設けられる。また、１次コイル及び２次コイルは、Ｚ方向に互いに離れて対向するように並ぶ。これにより、１次コイル及び２次コイルは、トランスとして機能する。

【0031】

実施形態によれば、アイソレータモジュール４０において、コイルＣＬ及びＣＵは、同一の配線板４１に配置される。このような構成により、１次コイルを含む配線板と、２次コイルを含む配線板とを貼り合わせてアイソレータモジュールを形成する場合と比較して、製造工程の複雑化を抑制することができる。より具体的には、１次コイルを含む配線板と、２次コイルを含む配線板とを貼り合わせてアイソレータモジュールを形成する場合、貼り合わせ工程における、１次コイル及び２次コイルの位置ずれの発生によって、アイソレータモジュールの特性の劣化が発生することがある。このため、１次コイル及び２次コイルの位置ずれの発生を抑制するために、製造工程が複雑化し得る。実施形態によれば、１次コイル及び２次コイルはいずれも同一の配線板４１内に設けられるため、１次コイルを含む配線板と、２次コイルを含む配線板とを貼り合わせてアイソレータモジュールを形成する場合と比較して、位置ずれの発生を容易に抑制することができる。したがって、アイソレータモジュールの特性の劣化を抑制しつつ、製造工程の複雑化を抑制することができる。

【0032】

また、実施形態によれば、パッドＰＬａ及びＰＬｂはコイルＣＬよりも下方に設けられる。このような構成において、パッドＰＬａ及びＰＬｂはそれぞれ、当該パッドの上面において、コイルＣＬに直接的に接続される。また、パッドＰＵａ及びＰＵｂはコイルＣＵよりも上方に設けられる。このような構成において、パッドＰＵａ及びＰＵｂはそれぞれ、当該パッドの下面において、コイルＣＵに直接的に接続される。これらの構成により、実施形態によれば、例えば１次コイルに接続されるパッドを、Ｚ方向に見て、２次コイル及び２次コイルに接続されるパッドよりも外側に配置する必要がない。このため、アイソレータモジュール４０及びアイソレータパッケージ１のサイズの増加を抑制することができる。

【0033】

補足すると、例えば、１次コイルに接続されるパッドと、１次コイルと対向して設けられる２次コイルに接続されるパッドとが、いずれもアイソレータモジュールの上部に設けられる場合、Ｚ方向に見て、１次コイルの外周端及び中央端に接続されるパッドはいずれも、例えば２次コイル及び２次コイルに接続されるパッドを含む部分よりも外側に配置される。これにより、１次コイルに接続されるパッドの面積に応じて、アイソレータモジュール４０及びアイソレータパッケージ１のサイズが増加してしまう。また、１次コイルに接続されるパッドと、２次コイルに接続されるパッドとが、いずれもアイソレータモジュールの下部に設けられる場合についても同様の理由により、アイソレータモジュール４０及びアイソレータパッケージ１のサイズが増加してしまう。実施形態によれば、パッドＰＬａ及びＰＬｂと、パッドＰＵａ及びＰＵｂとはそれぞれ、１次コイルの下方と、２次コイルの上方とに設けられるため、アイソレータモジュール４０及びアイソレータパッケージ１のサイズの増加を抑制することができる。

【0034】

また、実施形態によれば、例えば、パッドＰＵａ及びＰＵｂの形状を、パッドＰＬａ及びＰＬｂの形状と異なる形状とすることができる。これにより、パッドＰＵａ及びＰＵｂを、例えばアイソレータパッケージ１の製造工程においてアイソレータモジュール４０を実装する際の位置合わせパターンと同様の形状とすることができる。このため、アイソレータモジュール４０を実装する際に、アイソレータモジュールの上部に、パッドとは異なる位置合わせパターンを設けることなく、アイソレータモジュール４０の位置を調整することができる。すなわち、パッドＰＵａ及びＰＵｂを位置合わせパターンとしても用いることができる。したがって、このような構成によっても、アイソレータモジュール４０及びアイソレータパッケージ１のサイズの増加を抑制することができる。

【0035】

また、実施形態によれば、アイソレータモジュール４０は、フリップチップボンディングによって半導体チップ２０と電気的に接続される。これにより、Ｚ方向に見て、アイソレータモジュール４０は、半導体チップ２０と重なる位置に設けられる。このような構成によっても、アイソレータパッケージ１のサイズの増加を抑制することができる。

【0036】

また、実施形態によれば、コイルＣＬ及びＣＵの巻き線数の増加を抑制することができる。このようなことによっても、アイソレータモジュール４０及びアイソレータパッケージ１のサイズの増加を抑制することができる。より具体的には、１次コイルを含む配線板と、２次コイルを含む配線板とを貼り合わせてアイソレータモジュールを形成する場合、２つの配線板は、例えば接着部材により貼り合わせられる。これにより、一方の配線板に形成されるコイルと、他方の配線板に形成されるコイルとは、上記接着部材の厚さの分、離れてしまう。しかしながら、実施形態によれば、コイルＣＬ及びＣＵはそれぞれ、１つの配線板４１の下方及び上方に配置されるため、２つの配線板を貼り合わせるための接着部材が不要である。これにより、コイルＣＬ及びＣＵの距離の増加を抑制することができる。このため、１次コイルと２次コイルとの間の距離の増加によるトランスの結合係数（Coupling Coefficient）の低下を抑制することができる。したがって、トランスの結合係数の低下による各コイルＣＬ及びＣＵの巻き線数の増加を抑制することができる。

【0037】

また、実施形態によれば、Ｚ方向に見て、パッドＰＬａ及びＰＵａの位置、並びにパッドＰＬｂ及びＰＵｂの位置をそれぞれ重なる位置とすることができる。これにより、ボンディングワイヤＷａ及びＷｂを形成する部分の剛性の低下を抑制することができる。このため、ボンディングワイヤＷａ及びＷｂを高精度に形成することができる。これにより、アイソレータパッケージ１の信頼性を向上することができる。

【0038】

また、実施形態によれば、アイソレータモジュール４０は、パッドＰＬａ及びＰＬｂと同層にダミーパッドＰｄｍを含む。このような構成により、例えばアイソレータモジュールの重心を調整することができる。これにより、アイソレータパッケージ１の製造工程において、アイソレータモジュール４０をＸＹ面に対して水平に設けることが容易になる。このような構成によっても、ボンディングワイヤＷａ及びＷｂを高精度に形成することができる。したがって、このような構成によっても、アイソレータパッケージ１の信頼性を向上することができる。

【0039】

また、実施形態のように、アイソレータモジュール４０が、フリップチップボンディングによって半導体チップ２０と電気的に接続されていれば、例えばアイソレータモジュールの上面及び下面に設けられるパッドをそれぞれ、アイソレータモジュールの上方及び下方において、ボンディングワイヤにより半導体チップに接続する場合と比較して、アイソレータパッケージ１の製造が困難になることを抑制することができる。このような構成によっても、信頼性を向上することができる。

【0040】

補足すると、アイソレータモジュールの上面及び下面に設けられるパッドをそれぞれ、アイソレータモジュールの上方及び下方において、ボンディングワイヤにより半導体チップに接続する場合、アイソレータモジュールの上面及び下面に対してワイヤボンディングを行うため、製造が困難になる可能性がある。また、このような場合に、アイソレータモジュールの固定が不安定になることで、製品の信頼性が低下する可能性がある。実施形態によれば、アイソレータモジュール４０をフリップチップボンディングによって半導体チップ２０と電気的に接続するため、製造が容易である。したがって、信頼性を向上することができる。

【0041】

また、実施形態によれば、上述のようにパッドＰＬａ及びＰＬｂはそれぞれ、コイルＣＬに直接的に接続される。また、パッドＰＵａ及びＰＵｂはそれぞれ、コイルＣＵに直接的に接続される。これらの構成により、ビア及び配線による絶縁耐圧特性の劣化を抑制することができる。

【0042】

補足すると、１次コイルに接続されるパッドと、２次コイルに接続されるパッドとが、いずれもアイソレータモジュールの上部に設けられる場合、上述のように、１次コイルに接続されるパッドは、２次コイル及び２次コイルに接続されるパッドを含む部分よりも外側に配置される。また、例えば１次コイルが形成される層よりも下層において、１次コイルの中央端及び外周端から、パッドの位置まで延伸する配線が形成される。また、当該延伸する配線と、アイソレータモジュールの上部に設けられるパッドとを電気的に接続するためのビアが設けられる。このような場合に、ビア及び延伸する配線と、コイルとが近接することで、素子の絶縁耐圧特性が劣化する可能性がある。また、１次コイルに接続されるパッドと、２次コイルに接続されるパッドとが、いずれもアイソレータモジュールの下部に設けられる場合についても、同様の理由により、素子の絶縁耐圧特性が劣化する可能性がある。実施形態によれば、ビア及び延伸する配線を設けることがないため、絶縁耐圧特性の劣化を抑制することができる。

【0043】

２．変形例
次に、変形例に係るアイソレータについて説明する。以下では、実施形態と同等の構成についてはその説明を省略し、実施形態と異なる構成について主に説明する。

【0044】

２．１． 第１変形例
まず、第１変形例に係るアイソレータについて説明する。第１変形例は、アイソレータモジュール４０が、Ｚ方向に見て、半導体チップ２０及び３０と異なる位置に設けられる点において、実施形態と異なる。以下では、実施形態と異なる構成について主に説明する。また、実施形態と同等の構成については省略する。

【0045】

図７は、第１変形例に係るアイソレータの平面レイアウトの一例を示す平面図である。図８は、第１変形例に係るアイソレータの断面構造の一例を示す、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図７及び図８はそれぞれ、実施形態における図１及び図２に対応する。

【0046】

アイソレータパッケージ１は、フレーム１０１、１０２、１０３ａ、及び１０３ｂ、半導体チップ２０及び３０、アイソレータモジュール４０、並びに絶縁部材５０を備える。フレーム１０１、１０２、１０３ａ、及び１０３ｂは、図示しないが、例えばフレーム１０１、１０２、１０３ａ、及び１０３ｂが互いに絶縁された、一体の構成として設けられてもよい。なお、図７では、絶縁部材５０が省略して示される。

【0047】

フレーム１０１、１０２、１０３ａ、及び１０３ｂは、例えば板状の金属部材である。フレーム１０１の上面上には、絶縁性の接着部材１１を介して、半導体チップ２０が設けられる。フレーム１０２の上面上には、絶縁性の接着部材１２を介して、半導体チップ３０が設けられる。フレーム１０３ａの部分の上面上、及びフレーム１０３ｂの部分の上面上には、導体部ＢＰを介して、アイソレータモジュール４０が設けられる。フレーム１０１及び１０２はそれぞれ、半導体チップ２０及び３０を支持する基板として機能する。フレーム１０３ａ及び１０３ｂは、半導体チップ２０とアイソレータモジュール４０とを電気的に接続するための配線として機能する。

【0048】

半導体チップ２０の回路２１は、ボンディングワイヤＷｅ及びＷｆをそれぞれ介して、フレーム１０３ａ及び１０３ｂに電気的に接続される。このような構成により、半導体チップ２０とアイソレータモジュール４０とは、ボンディングワイヤＷｅ及びＷｆ、並びにフレーム１０３ａ及び１０３ｂによって、電気的に接続される。

【0049】

第１変形例によっても、実施形態と同様に、製造工程の複雑化を抑制することができる。また、実施形態と同様に、パッドＰＬａ及びＰＬｂと、パッドＰＵａ及びＰＵｂとがそれぞれ、コイルＣＬの下方とコイルＣＵの上方とに設けられること、パッドＰＵａ及びＰＵｂが位置合わせパターンとして利用可能に構成されること、並びにコイルＣＬ及びＣＵの巻き線数の増加が抑制されること、によってサイズの増加を抑制することができる。また、実施形態と同様に、信頼性を向上することができる。また、実施形態と同様に、絶縁耐圧特性の劣化を抑制することができる。

【0050】

また、第１変形例によれば、アイソレータモジュール４０は、Ｚ方向に見て、半導体チップ２０及び３０と異なる位置においてフレーム１０３ａ及び１０３ｂ上に実装される。これにより、半導体チップ２０及び３０、並びにアイソレータモジュール４０を互いに離間して実装することができる。このため、製造工程において、各素子の実装を容易にすることができる。また、アイソレータパッケージ１の信頼性を向上することができる。

【0051】

２．２． 第２変形例
次に、第２変形例に係るアイソレータについて説明する。第２変形例は、半導体チップ２０及び３０、並びにアイソレータモジュール４０が、半導体基板の上方に設けられる点において、第１変形例と異なる。以下では、第１変形例と異なる構成について主に説明する。また、第１変形例と同等の構成については省略する。

【0052】

図９は、第２変形例に係るアイソレータの平面レイアウトの一例を示す平面図である。図１０は、第２変形例に係るアイソレータの断面構造の一例を示す、図９のＸ－Ｘ線に沿った断面図である。図９及び図１０はそれぞれ、実施形態における図１及び図２に対応する。

【0053】

アイソレータパッケージ１は、半導体基板Ｓを含む。半導体基板Ｓには、例えばピン２３及び３３、並びに配線６０及び６１が設けられる。半導体基板Ｓにおいて、ピン２３及び３３、並びに配線６０及び６１の各々は、少なくとも一部が半導体基板Ｓの上面に露出するように設けられる。配線６０及び６１は、半導体チップ２０とアイソレータモジュール４０とを電気的に接続するための配線である。配線６０及び６１の各々は、例えば半導体基板Ｓの上面に露出し、かつアイソレータモジュール４０と電気的に接続される第１部分と、半導体基板Ｓの上面に露出し、かつ半導体チップ２０と電気的に接続される第２部分と、を有する。図１０では、配線６０の第１部分６０ａ、及び配線６０の第２部分６０ｂが図示される。

【0054】

半導体基板Ｓの上面上には、絶縁性の接着部材１１、１２、及び１４をそれぞれ介して、半導体チップ２０及び３０、並びにアイソレータモジュール４０が設けられる。アイソレータモジュール４０は、半導体基板Ｓとアイソレータモジュール４０との間に設けられるバンプＢＰを介して、配線６０及び６１に電気的に接続される。バンプＢＰは、例えば配線６０の第１部分６０ａの上面上、及び配線６１の第１部分の上面上のそれぞれに設けられる。半導体基板Ｓは、半導体チップ２０及び３０、並びにアイソレータモジュール４０を支持する基板として機能する。

【0055】

半導体チップ２０の回路２１は、ボンディングワイヤＷｅ及びＷｆをそれぞれ介して、配線６０及び６１に電気的に接続される。ボンディングワイヤＷｅ及びＷｆはそれぞれ、配線６０の第２部分６０ｂ、及び配線６１の第２部分に電気的に接続される。以上のような構成により、半導体チップ２０とアイソレータモジュール４０とは、ボンディングワイヤＷｅ及びＷｆ、並びに配線６０及び６１によって、電気的に接続される。

【0056】

このような構成によっても、実施形態及び第１変形例と同様に、製造工程の複雑化を抑制することができる。また、第１変形例と同様に、サイズの増加を抑制することができる。また、実施形態及び第１変形例と同様に、信頼性を向上することができる。また、実施形態及び第１変形例と同様に、絶縁耐圧特性の劣化を抑制することができる。

【0057】

また、第２変形例によれば、第１変形例と同様に、各素子の実装が容易になり、信頼性を向上することができる。

【0058】

２．３． 第３変形例
次に、第３変形例に係るアイソレータについて説明する。第３変形例は、アイソレータパッケージが、信号を伝送する２つの経路を含む点において、実施形態と異なる。以下では、実施形態と異なる構成について主に説明する。実施形態と同等の構成については、説明を適宜省略する。

【0059】

図１１は、第３変形例に係るアイソレータの断面構造の一例を示す断面図である。図１１は、実施形態における図１に対応する。なお、第３変形例において、ＸＺ平面における断面構造は、実施形態の図２に示される断面構造と同様とすることができるため、その説明を省略する。

【0060】

図１１に示されるように、アイソレータパッケージ１は、フレーム１０、半導体チップ２０及び３０、アイソレータモジュール４０、並びに絶縁部材５０を備える。

【0061】

半導体チップ２０には、回路１２１及び２２１が形成される。回路１２１及び２２１は、例えばＹ方向に並ぶ。回路１２１及び２２１の各々は、信号の送受信回路及び変復調回路を含む。回路１２１及び２２１はそれぞれ、半導体チップ２０の上面に接続される導体部ＢＰを介して、アイソレータモジュール４０と電気的に接続される。半導体チップ２０は、ボンディングワイヤＷｃ１を介してピン１２３と電気的に接続される。これにより、回路１２１が、ボンディングワイヤＷｃ１によってピン１２３と電気的に接続される。半導体チップ２０は、ボンディングワイヤＷｃ２を介してピン２２３と電気的に接続される。これにより、回路２２１が、ボンディングワイヤＷｃ２によってピン２２３と電気的に接続される。

【0062】

半導体チップ３０には、回路１３１及び２３１が形成される。回路１３１及び２３１は、例えばＹ方向に並ぶ。回路１３１及び２３１は、信号の送受信回路及び変復調回路を含む。回路１３１は、ボンディングワイヤＷａ１及びＷｂ１を介してアイソレータモジュール４０と電気的に接続される。回路２３１は、ボンディングワイヤＷａ２及びＷｂ２を介してアイソレータモジュール４０と電気的に接続される。半導体チップ３０は、ボンディングワイヤＷｄ１を介してピン１３３と電気的に接続される。これにより、回路１３１が、ボンディングワイヤＷｄ１によってピン１３３と電気的に接続される。半導体チップ３０は、ボンディングワイヤＷｄ２を介してピン２３３と電気的に接続される。これにより、回路２３１が、ボンディングワイヤＷｄ２によってピン２３３と電気的に接続される。

【0063】

アイソレータモジュール４０は、アイソレータ部分１４０及び２４０を備える。アイソレータ部分１４０及び２４０は、例えばＹ方向に並ぶ。アイソレータモジュール４０は、アイソレータ部分１４０を用いて、回路１２１及び１３１のうち送信側回路として機能する回路と、回路１２１及び１３１のうち受信側回路として機能する回路との間を絶縁した状態で、信号を伝送するように構成される。また、アイソレータモジュール４０は、アイソレータ部分２４０を用いて、回路２２１及び２３１のうち送信側回路として機能する回路と、回路２２１及び２３１のうち受信側回路として機能する回路との間を絶縁した状態で、信号を伝送するように構成される。アイソレータモジュール４０の構成の詳細については、後述する。

【0064】

以上のような構成において、半導体チップ２０の回路１２１、半導体チップ３０の回路１３１、及びアイソレータモジュール４０のアイソレータ部分１４０は、アイソレータパッケージ１内のチャネルＣｈ１を構成する。また、半導体チップ２０の回路２２１、半導体チップ３０の回路２３１、及びアイソレータモジュール４０のアイソレータ部分２４０は、アイソレータパッケージ１内のチャネルＣｈ２を構成する。

【0065】

なお、以上の説明において、回路１２１、１３１、２２１、及び２３１がいずれも送受信回路を含む場合を示したが、これに限られない。例えば、回路１２１及び１３１のうち一方の回路を送信回路又は受信回路を含む回路とし、回路１２１及び１３１のうち他方の回路を受信回路又は送信回路を含む回路とすることができる。また、例えば、回路２２１及び２３１のうち一方の回路を送信回路又は受信回路を含む回路とし、回路２２１及び２３１のうち他方の回路を受信回路又は送信回路を含む回路とすることができる。すなわち、チャネルＣｈ１及びＣｈ２をそれぞれ、一方向にのみ信号を伝達するチャネルとしてもよい。

【0066】

次に、アイソレータモジュール４０の構成について説明する。図１２は、第３変形例に係るアイソレータモジュールの構造の一例を示す斜視図である。図１３は、第３変形例に係るアイソレータモジュールの１次回路の構造の一例を示す斜視図である。図１４は、第３変形例に係るアイソレータモジュールの２次回路の構造の一例を示す斜視図である。なお、図１２、図１３、及び図１４では、配線板４１内の導電性の部材が、当該導電性の部材を覆う絶縁性の部材を透過して図示される。

【0067】

配線板４１内には、導電性のパッドＰＬａ１、ＰＬｂ１、ＰＵａ１、ＰＵｂ１、ＰＬａ２、ＰＬｂ２、ＰＵａ２、及びＰＵｂ２、ダミーパッドＰｄｍ１及びＰｄｍ２、並びにコイルＣＬ１、ＣＵ１、ＣＬ２、及びＣＵ２が設けられる。パッドＰＬａ１、ＰＬｂ１、ＰＵａ１、及びＰＵｂ１、並びにダミーパッドＰｄｍ１は、アイソレータ部分１４０に含まれる。パッドＰＬａ２、ＰＬｂ２、ＰＵａ２、及びＰＵｂ２、並びにダミーパッドＰｄｍ２は、アイソレータ部分２４０に含まれる。

【0068】

パッドＰＵｂ１を含むＸＺ断面における断面構造、及びパッドＰＵｂ２を含むＸＺ断面における断面構造はそれぞれ、実施形態の図６に示す配線板４１の断面構造と同様とすることができる。

【0069】

アイソレータ部分１４０において、パッドＰＬａ１及びＰＬｂ１は、実施形態のパッドＰＬａ及びＰＬｂと同様に、絶縁層４１２内に設けられる。絶縁層４１２より下層の絶縁層４１１のうち、Ｚ方向に見てパッドＰＬａ１及びＰＬｂ１と重なる部分は、除去される。各パッドＰＬａ１及びＰＬｂ１の下面は、当該パッドに対応する導体部ＢＰを介して半導体チップ２０の回路１２１と、電気的に接続される。パッドＰＬａ１及びＰＬｂ１の各々の形状は、例えば実施形態におけるパッドＰＬａ及びＰＬｂの形状と同様である。

【0070】

また、ダミーパッドＰｄｍ１は、実施形態のダミーパッドＰｄｍと同様に、絶縁層４１２内に設けられる。ダミーパッドＰｄｍ１、及びパッドＰＬａ１は、Ｚ方向に見て、例えばＰＬｂ１を中心に点対称な位置に配置される。ダミーパッドＰｄｍ１、並びにパッドＰＬａ１及びＰＬｂ１の大きさは、例えば同等である。なお、図１２に示す例では、アイソレータ部分１４０が、１つのダミーパッドＰｄｍ１を含む場合を示したが、これに限られない。ダミーパッドＰｄｍ１は、含まれなくてもよいし、絶縁層４１２内に２個以上含まれてもよい。

【0071】

コイルＣＬ１は、コイルＣＬ１の上面及び下面が、実施形態のコイルＣＬの上面及び下面と同様の高さに位置するように、設けられる。コイルＣＬ１は、例えば銅を含む。コイルＣＬ１の外周端は、パッドＰＬａ１と電気的に接続される。コイルＣＬ１の中央端は、パッドＰＬｂ１と電気的に接続される。以上のような構成により、パッドＰＬａ１に接続された導体部ＢＰと、パッドＰＬｂ１に接続された導体部ＢＰとの間で電流経路が形成される。アイソレータ部分１４０において、コイルＣＬ１は、１次コイルとも呼ばれる。

【0072】

パッドＰＵａ１及びＰＵｂ１は、実施形態のパッドＰＵａ及びＰＵｂと同様に、絶縁層４１６内に設けられる。絶縁層４１６より上層の絶縁層４１７のうち、Ｚ方向に見てパッドＰＵａ１及びＰＵｂ１と重なる部分は、除去される。パッドＰＵａ１及びＰＵｂ１にはそれぞれ、ボンディングワイヤＷａ１及びＷｂ１が電気的に接続される。パッドＰＵａ１及びＰＵｂ１の各々の形状は、例えば実施形態におけるパッドＰＵａ及びＰＵｂの各々の形状と同様である。

【0073】

なお、パッドＰＵａ１は、Ｚ方向に見て、例えばパッドＰＬａ１と重なる位置に設けられる。また、パッドＰＵｂ１は、Ｚ方向に見て、例えばパッドＰＬｂ１と重なる位置に設けられる。

【0074】

コイルＣＵ１は、コイルＣＵ１の上面及び下面が、実施形態のコイルＣＵの上面及び下面と同様の高さに位置するように、設けられる。コイルＣＵ１は、例えば銅を含む。コイルＣＵ１の外周端は、パッドＰＵａ１と電気的に接続される。コイルＣＵ１の中央端は、パッドＰＵｂ１と電気的に接続される。以上のような構成により、ボンディングワイヤＷａ１とボンディングワイヤＷｂ１との間で電流経路が形成される。アイソレータ部分１４０において、コイルＣＵ１は、２次コイルとも呼ばれる。

【0075】

コイルＣＬ１及びＣＵ１は、Ｚ方向に互いに離れて対向するように並ぶ。これにより、コイルＣＬ１及びＣＵ１は、トランスとして機能する。

【0076】

アイソレータ部分２４０は、アイソレータ部分１４０と実質的に同等の構造とすることができる。すなわち、アイソレータ部分２４０において、パッドＰＵａ２、ＰＵｂ２、ＰＬａ２、及びＰＬｂ２、ダミーパッドＰｄｍ２、並びにコイルＣＵ２及びＣＬ２はそれぞれ、ＸＹ平面における位置が異なることを除き、アイソレータ部分１４０におけるパッドＰＵａ１、ＰＵｂ１、ＰＬａ１、及びＰＬｂ１、ダミーパッドＰｄｍ１、並びにコイルＣＵ１及びＣＬ１と同様に設けられる。パッドＰＵａ２及びＰＵｂ２にはそれぞれ、ボンディングワイヤＷａ２及びＷｂ２が電気的に接続される。

【0077】

なお、図１２、図１３、及び図１４に示す例では、アイソレータ部分１４０の構造、及びアイソレータ部分２４０の構造が、互いに同様である場合を示したが、これに限られない。例えば、アイソレータ部分１４０と、アイソレータ部分２４０とが、ＸＺ平面に対して対称的に配置されてもよい。

【0078】

また、第３変形例では、アイソレータパッケージ１が２つのチャネルＣｈ１及びＣｈ２を含む場合を示したが、これに限られない。アイソレータパッケージ１に含まれるチャネルの数は、２つより多くてもよい。

【0079】

このような構成によっても、実施形態、第１変形例、及び第２変形例と同様に、製造工程の複雑化を抑制することができる。また、第３変形例によれば、実施形態と同様に、サイズの増加を抑制することができる。また、実施形態、第１変形例、及び第２変形例と同様に、信頼性を向上することができる。また、実施形態、第１変形例、及び第２変形例と同様に、絶縁耐圧特性の劣化を抑制することができる。

【0080】

また、第３変形例によれば、アイソレータパッケージ１は複数のチャネルを含む。これにより、単一のチャネルを有する複数のアイソレータパッケージを用いて、複数のチャネルを構成する場合と比較して、サイズの増加を抑制することができる。

【0081】

２．４． 第４変形例
次に、第４変形例に係るアイソレータについて説明する。第４変形例は、Ｚ方向に見て、アイソレータモジュール４０のパッドＰＵａとダミーパッドＰｄｍとが重なる位置に設けられる点において、実施形態と異なる。以下では、実施形態と異なる構成について主に説明する。実施形態と同等の構成については、説明を適宜省略する。

【0082】

図１５は、第４変形例に係るアイソレータモジュールの構造の一例を示す斜視図である。図１６は、第４変形例に係るアイソレータモジュールの１次回路の構造の一例を示す斜視図である。図１７は、第４変形例に係るアイソレータモジュールの２次回路の構造の一例を示す斜視図である。なお、図１５、図１６、及び図１７では、配線板４１内の導電性の部材が、当該導電性の部材を覆う絶縁性の部材を透過して図示される。

【0083】

第４変形例において、パッドＰＬａ及びＰＵａは、Ｚ方向に見て、互いに異なる位置に設けられる。これにより、パッドＰＵａ及びＰＬａは、Ｚ方向に見て、例えば重ならない。

【0084】

ダミーパッドＰｄｍは、Ｚ方向に見て、パッドＰＵａと重なる位置に配置される。

【0085】

このような構成によっても、実施形態、第１変形例、第２変形例、及び第３変形例と同様に、製造工程の複雑化を抑制することができる。また、実施形態及び第３変形例と同様に、サイズの増加を抑制することができる。また、実施形態、第１変形例、第２変形例、及び第３変形例と同様に、信頼性を向上することができる。また、実施形態、第１変形例、第２変形例、及び第３変形例と同様に、絶縁耐圧特性の劣化を抑制することができる。

【0086】

また、第４変形例によれば、パッドＰＬａ及びＰＵａの位置が異なる場合であっても、ダミーパッドＰｄｍを、Ｚ方向に見て、パッドＰＵａと重なる位置に配置することで、ボンディングワイヤＷａを形成する部分の剛性の低下を抑制することができる。このため、ボンディングワイヤＷａを高精度に形成することができる。また、アイソレータパッケージ１の信頼性を向上することができる。

【0087】

３． その他
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0088】

１…アイソレータパッケージ
１０、１０１、１０２、１０３ａ、１０３ｂ…フレーム
１１、１２、１３、１４…接着部材
２０、３０…半導体チップ
２１、３１、１２１、１３１、２２１、２３１…回路
Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄ、Ｗｅ、Ｗｆ、Ｗａ１、Ｗｂ１、Ｗａ２、Ｗｂ２…ボンディングワイヤ
２３、３３、１２３、１３３、２２３、２３３…ピン
４０…アイソレータモジュール
４１…配線板
５０…絶縁部材
ＰＬａ、ＰＬｂ、ＰＵａ、ＰＵｂ、ＰＬａ１、ＰＬｂ１、ＰＵａ１、ＰＵｂ１、ＰＬａ２、ＰＬｂ２、ＰＵａ２、ＰＵｂ２…パッド
Ｐｄｍ、Ｐｄｍ１、Ｐｄｍ２…ダミーパッド
４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６、４１７…絶縁層
ＢＰ…導体部
Ｓ…半導体基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】