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JP3233196B2 - 半導体デバイスパッケージングシステム - Google Patents
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JP3233196B2 - 半導体デバイスパッケージングシステム - Google Patents

半導体デバイスパッケージングシステム

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JP3233196B2
JP3233196B2 JP24002696A JP24002696A JP3233196B2 JP 3233196 B2 JP3233196 B2 JP 3233196B2 JP 24002696 A JP24002696 A JP 24002696A JP 24002696 A JP24002696 A JP 24002696A JP 3233196 B2 JP3233196 B2 JP 3233196B2
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    • H10W72/851Dispositions of multiple connectors or interconnections
    • H10W72/874On different surfaces
    • H10W72/884Die-attach connectors and bond wires

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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体(LSI)
デバイスのパッケージングシステム、特に外部からのノ
イズの影響を受けにくい構造にした半導体デバイスパッ
ケージングシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体デバイスのパッケージング
システムでは、信号の受け渡し時に生ずる雑音が問題と
なっており、少しでも外部雑音の影響を受けにくい構造
にする必要がある。また、従来より、デバイス間や回路
間を接続する場合に、アース線と信号線が作るループの
面積が大きいと、(1)外部誘導により雑音を回路に誘
起すること、(2)インダクタンスとして働くこと等が
知られている。そこで、この外部雑音の影響を少なくす
る方法として、デバイス間や回路間を接続する場合に、
アース線と信号線が作るループを小さくし、並行雑音
(ノーマル・モード・ノイズ)の影響を少なくする方法
が採られている。
【0003】また、ロジック回路の場合では、図13に
示すように、半導体チップ(以下、「LSIチップ」と
言う)101を内蔵する半導体パッケージ(以下、「L
SIパッケージ」と言う)102の外側で、LSIチッ
プ101の信号入力線103にカップリングコンデンサ
105を設けて雑音成分を小さくする方法等も知られて
いる。なお、図13において、符号104はLSIチッ
プ101に通じるアース線である。
【0004】さらに、別の構造としては、例えば特開平
1−300546号で知られるような技術がある。この
特開平1−300546号で知られる半導体デバイスパ
ッケージングシステムでは、半導体デバイスパッケージ
ングシステムの接地用導体とバイアス供給用端子間に誘
電体板を形成し、LSIチップの領域外にコンデンサを
設けて雑音成分を少なくする構造にしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図13
に示した従来構造では、LSIパッケージ102の外側
にカップリングコンデンサ105を設けた構造にしてい
るため、実装時における占有面積が大きくなるととも
に、実装コストも大きくなり易いと言う問題点があっ
た。一方、特開平1−300546号として知られる従
来構造では、LSIチップの領域外にコンデンサを形成
するため、静電容量を大きくするにはパッケージを大き
くするしかなくなる。これは、実装のコストを高くする
ことになるので好ましくない。
【0006】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は実装の密度を高めることができる
と同時に、実装のコストを低減させることができる半導
体デバイスパッケージングシステムを提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次の技術手段を講じたことを特徴とする。
すなわち、半導体チップをボンディングするボンディン
グ台をカップリングコンデンサとして形成してなる半導
体デバイスパッケージングシステムにおいて、前記ボン
ディング台に複数のカップリングコンデンサを形成する
とともに、隣り合う前記カップリングコンデンサとの間
に、このカップリングコンデンサ間で干渉するのを防ぐ
導電体を設けてなるものである。
【0008】これによれば、雑音を取り除くことができ
るカップリングコンデンサをパッケージの内側にコンパ
クトに設けることができる。これにより、実装の密度を
高めることができると同時に、実装のコストを低減させ
ることができる。また、誘電体Aを低誘電体材料で形成
し、誘電体Bを高誘電体材料で形成していることによ
り、金属板Aと金属板Bとの間に生じる寄生容量が少な
くなる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる形態は、本発明の好適な具体例であるから技術的に
好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲
は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載
がない限り、これらの形態に限られるものではないもの
である。
【0010】図1乃至図3は本発明の好ましい実施の第
1の形態例としての半導体パッケージ(以下、「LSI
パッケージ」と言う)を示すもので、図2はそのパッケ
ージ全体図、図3は図2のA−A線に沿って断面して見
た斜視図、図1はそのパッケージ内部構成を模式的に示
す図である。図1乃至図3において、このLSIパッケ
ージ10は、リードピン1が片側10個づつ、直列で、
これが両側に並行して合計20個配置されているDIP
タイプのセラミックパッケージを一例としており、ボン
ディング台2上に半導体チップ(以下、「LSIチッ
プ」と言う)3を搭載し、これを樹脂材(パッケージ)
4で封止した構造になっている。
【0011】さらに詳述すると、ボンディング台2はカ
ップリングコンデンサとして使用するもので、図4にそ
の斜視図を、また図5に縦断側面図として単品で示して
いるように、金属板A5,金属板B5,金属板C5と、
金属板A5と金属板B5との間に介装された誘電体A
6,金属板B5と金属板C5との間に介装された誘電体
B6とで構成されている。なお、ここで金属板A5,金
属板B5,金属板C5としては、例えばアルミニユーム
(Al),銅(Cu),金(Au),タングステン
(W),タンタル(Ta),チタン(Ti),モリブデ
ン(Mo)等、低抵抗率の材料を使用する。また、誘電
体A6には例えばSiO2 の他にSiOF(比誘電率ε
=3〜3.5)や、有機低誘電体材料(ε=2〜3)等
の低誘電体材料を用いることによって寄生容量C2(図
6参照)を小さくする。なお、有機低誘電体材料として
は、テフロン(ε=1.9),フッ化ポリイミド(ε=
2.5〜3.0),Parylene-N(ε=2.7),Paryle
ne-F(ε=2.3),BCB(ε=2.7),Cytop
(ε=2.1)等が使用される。一方、誘電体B6にも
例えばSiO2 を用いても良いが、Ta2 5 (ε=2
7〜30)等の高誘電体材料を用いることによって小型
で容量の大きなカップリングコンデンサが実現できる。
また、容量の制御は(1)誘電体B6の材料を変えるこ
と、(2)誘電体B6の厚膜を変えること、(3)金属
板B5または金属板C5を加工し電極面積を変えること
によって行う。
【0012】そして、このように構成されているボンデ
ィング台2に対してLSIチップ3を取り付ける場合
は、図1に示すように、金属板A5にLSIチップ3を
ボンディングし、ワイヤリングを行う。ここでのワイヤ
リングは、図1を用いて説明すると、まず金属板A5を
接地し()、金属板B5の一端をLSIチップ3の信
号入力パッドに接続し()、金属板C5の一端をパッ
ケージの信号入力用端子(不図示)に接続する()、
ことによって達成される。この接続を回路で表現すると
図6に示す等価回路のようになり、ボンディング台2は
カップリングコンデンサC1として機能する。さらに、
金属板A5は接地電位を供給するとともにLSIチップ
3の熱を伝導し、LSIチップ3を冷却するように機能
する。
【0013】したがって、第1の形態例の構造によれ
ば、図7に示すように、カップリングコンデンサC1を
パッケージ4の内側に配置したLSIパッケージ10が
形成できるため、実装の密度を高めることができ、同時
に実装のコストを低減できる。また、本形態例では入力
信号用のカップリングコンデンサについて示したが、出
力信号用のカップリングコンデンサとして使用すること
もできることは勿論のことである。
【0014】図8は本発明の好ましい実施の第2の形態
例としての半導体デバイスの内部構成を模式的に示す図
である。図8において図1乃至図7と同一符号を付した
ものは図1乃至図7と同一のものを示している。この第
2の形態例と図1乃至図7に示した第1の形態例とで大
きく異なる点は、第2の形態例の構造では第1の形態例
の構造で示したボンディング台2の金属板B5を図9に
示すように金属板B51、金属板B52、金属板B53
の3つに分離し、金属板B51を入力用カップリングコ
ンデンサの電極、金属板B52を接地電極、金属板B5
3を出力信号用カップリングコンデンサの電極とすると
ともに、第1の形態例に示したボンディング台2の金属
板C5を図10に示すように金属板C51、金属板C5
2、金属板C53の3つに分離し、金属板C51を入力
用カップリングコンデンサの電極、金属板C52を接地
電極、金属板C53を出力信号用カップリングコンデン
サの電極としている。そして、金属板B51と金属板C
51で入力用カップリングコンデンサC11を構成し、
金属板B53と金属板C53で出力用カップリングコン
デンサC12を構成するとともに、さらに金属板B52
と金属板C52を接地電位や電源電位等の一定の電位に
接続してなる。なお、各コンデンサC11,C12の容
量は、金属板B5の面積と誘電体B6の誘電率εと誘電
体B6の膜厚によって制御する。また、この第2の形態
例でも、第1の形態例と同様に、誘電体A6に低誘電体
材料を用いると入力側の寄生容量と出力側の寄生容量を
小さくすることができ、誘電体B6に高誘電体材料を用
いると静電容量を大きくすることができるものである。
【0015】そして、この半導体デバイスにおいて、ボ
ンディング台2に対してLSIチップ3を取り付ける場
合は、図8に示すように、LSIチップ3を金属板A5
にボンディングし、金属板C51,C52,C53をパ
ッケージ4にボンディングされ、次いでワイヤリングが
行われる。
【0016】ここでのワイヤリングは、図8を用いて説
明すると、まず金属板A5を接地し()、金属板B5
1の一端をLSIチップ3の入力信号用パッド接続し
()、金属板C51の一端をパッケージの入力信号用
端子に接続する()。金属板B53の一端をLSIチ
ップ3の出力信号用パッドに接続し()、金属板C5
3の一端をパッケージの出力信号用端子に接続する
()。金属板B52と金属板C52の一端を接地する
(,)。なお、本形態例では、金属板B52と金属
板C52を接地したが、電源電位等としても良い。
【0017】また、この接続を回路で表現すると図11
に示す等価回路のようになり、入力信号用カップリング
コンデンサC11と出力信号用カップリングコンデンサ
C12として機能する。そして、接地された金属板B5
2と金属板C52はそれぞれ金属板B51と金属板B5
3、金属板C51と金属板C53の間にあるため、出力
信号と入力信号の相互漏洩がなくなる。すなわち、金属
板B52と金属板C52が存在しない場合は、金属板B
51と金属板B53の間、及び金属板C51と金属板C
53の間は容量性結合されることになり、入力線に出力
信号が漏れる場合がある。しかし、本形態例のように、
金属板B52と金属板C52が存在すると、金属板B5
1と金属板B52の間及び金属板B53と金属板B52
の間、金属板C51と金属板C52の間及び金属板C5
3と金属板C52の間に寄生容量C21,C22(図1
1参照)が生じるが、金属板B52と金属板C52は接
地されているため、信号が入力と出力間で漏れることが
ない。さらに、本形態例の構造でも、金属板A5は接地
電位を供給するとともにLSIチップ3の熱を伝導し、
LSIチップ3を冷却するように機能する。また、容量
の制御は、第1の形態例の場合と同様に、(1)誘電体
B6の材料を変えること、(2)誘電体B6の厚膜を変
えること、(3)金属板B51,B52,B53または
金属板C51,C52,C53を加工し電極面積を変え
ることによって行う。
【0018】したがって、第2の形態例の構造の場合で
も、図12に示すように、入力用カップリングコンデン
サC11と出力用カップリングコンデンサC12をパッ
ケージ4の内側に配置したLSIパッケージ10が形成
できるため、実装の密度を高めることができると同時
に、実装のコストを低減できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば実
装の密度を高めることができると同時に、低コストの実
装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の形態例に係る半導体パッケージ
の内部構成を示す模式図である。
【図2】本発明の第1の形態例に係る半導体パッケージ
の全体図である。
【図3】図2のA−A線に沿って断面して見た斜視図で
ある。
【図4】第1形態例におけるボンディング台単体の外観
斜視図である。
【図5】第1形態例におけるボンディング台単体の縦断
側面図である。
【図6】第1形態例の等価回路図である。
【図7】第1形態例の結線図である。
【図8】本発明の第2の形態例に係る半導体パッケージ
の内部構成を示す模式図である。
【図9】第2形態例における金属板Bの構造図である。
【図10】第2形態例における金属板Cの構造図であ
る。
【図11】第2形態例の等価回路図である。
【図12】第2形態例の回路結線図である。
【図13】従来の半導体デバイスパッケージの結線図で
ある。
【符号の説明】
2 ボンディング台 3 半導体チップ(LSIチップ) 4 樹脂材(パッケージ) 10 半導体パッケージ(LSIパッケージ) A5,B5,B51,B52,B53,C5,C51,
C52,C53 金属板 A6,B6 誘電体 C1,C11,C12 カップリングコンデンサ C2,C21,C22 寄生容量

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップをボンディングするボンデ
    ィング台をカップリングコンデンサとして形成してなる
    半導体デバイスパッケージングシステムにおいて、 前記ボンディング台に複数のカップリングコンデンサを
    形成するとともに、隣り合う、異なる信号用の前記カッ
    プリングコンデンサ間に、このカップリングコンデンサ
    間で干渉することを防ぐ導電体を設けてなる、 ことを特徴とする半導体デバイスパッケージングシステ
    ム。
  2. 【請求項2】 前記カップリングコンデンサとして入力
    信号用カップリングコンデンサと出力信号用カップリン
    グコンデンサを設けてなる請求項1に記載の半導体デバ
    イスパッケージングシステム。
  3. 【請求項3】 前記ボンディング台を、金属板C,高誘
    電体材料でなる誘電体B,金属板B,低誘電体材料でな
    る誘電体A,前記半導体チップがボンディングされる金
    属板Aを順に積み重ねた積層体として形成してなる請求
    項1に記載の半導体デバイスパッケージングシステム。
  4. 【請求項4】 前記誘電体Aとして比誘電率εが2〜
    3.5程度の低誘電体材料を用いるとともに、前記誘電
    体Bとして比誘電体εが27〜30程度の高誘電体材料
    を用いてなる請求項3に記載の半導体デバイスパッケー
    ジングシステム。
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