JP2000500618A

JP2000500618A - 接地または電源リングを有する半導体パッケージ

Info

Publication number: JP2000500618A
Application number: JP9519810A
Authority: JP
Inventors: トスタド，サルバドル，エイ．; ブラスウェイト，ジョージ，エイ．; ホフマン，ポール，アール．; エルフェ，ジョージ，エイ．; ペドロン，セラフィン，ピー．ジュニア．; ラフテリー，マイケル，エイ．; ラマクリシュナ，カムブハムパティ; ラミレズ，ジャーマン，ジェイ．; ストラウマン，リンダ，イー．
Original assignee: オリンコーポレイション
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 2000-01-18
Also published as: EP0862789A4; EP0862789A1

Abstract

(57)【要約】半導体パッケージ１０は硬質金属基板１２および硬質金属基板１２の第１部分１６をカバーする誘電層１４を有する。硬質金属基板１２の第２部分１８は実質的に誘電層１４がない。半導体装置２０は硬質金属基板１２の第２部分１８に電気的に接続されかつ金属回路トレース２２が誘電層１４上に形成され、少なくとも一つの回路トレース２２が誘電層１４を通るバイア２６，２８，２９を介して硬質金属基板１２に接触する。バイアを形成する方法はレーザ研磨、化学的エッチング、化学的被着、機械的研磨および選択的マスキングを含む。

Description

【発明の詳細な説明】接地または電源リングを有する半導体パッケージ本発明は、一般に半導体装置用パッケージの構造および製造に関する。特に本発明は、硬質（剛性の大きな）の金属基板に接続された金属リングを有する半導体パッケージに関するものである。シリコン装置の構造および製造における最近の進歩は、ギガヘルツ範囲の作動周波数を発生するゲート遅れを、ナノ秒の数分の一程度に低くした。しかしながら、そのような装置のパッケージングは、問題を起こし易いと予測される。パッケージングがチップからチップへの連絡装置全体のごく一部であるにしても、パッケージのレベルにおける信号の劣化は、しばしば装置全体における減衰の不釣合な割合を占める。信号の劣化は下記のものを含む種々の要因から起こり得るものである。すなわち、（１）主要なノイズ源である信号の反射を生ずる、信号回線インピーダンスの変化、（２）信号減衰を生ずる、内部パッケージ伝送回線における抵抗損失、（３）別の主要なノイズ源である混信を生ずる、隣接する信号伝送回線間の容量結合、（４）波形の劣化および種々の信号間の混信を生ずる、とくに電源および接地接続における誘導結合、（５）誘導通路または近接通路における迅速な電流スイッチングの結果として誘導通路に発生する、スイッチングノイズ、誘導電圧スパイク、および（６）伝導通路および他の近接伝導通路間の相互のキャパシタンスおよびインダクタンスの結果としての、混信、外観の好ましくない電圧スパイクである。以前、接地および電源面は、均一な接地および電力供給を集積回路に実施するためまた電気的ノイズを減少するため集積回路において使用されてきた。そのような電源および接地面は、たとえば、テンプルトン・ジュニア（Ｔｅｍｐｌｅｔｏｎ，Ｊｒ．）他の米国特許第５，４５７，３４０号（１９９５年１０月１０日発行）に開示されている。テンプルトン発明の明細書は、複数の導電性リード線および導電性リングまたはダイ取付パッドとリード線の間のダイ取付けパッド外周の周りにリードフレーム上に形成されたリングセグメントを有する、リードフレームを開示している。テンプルトン発明における電源および接地面は、リードフレームの一部として形成されている。接地面の別の型は、近藤他の米国特許第５，４３８，４７８号（１９９５年８月１日発行）に開示されている。近藤発明の明細書は、合成樹脂のモールディングにおいて部分的に包囲される半導体装置に取付けられた金属熱伝播材を開示している。金属熱伝播材は電源または接地のいずれかに接続される。近藤発明は、熱伝播材がチップおよび内部リードフレームの小部分のみをカバーすることを開示している。接地面のなお別の型が、ファイ（Ｐｈｙ）他の米国特許第４，８３９，７１７号（１９８９年６月１３日発行）に開示されている。ファイ発明は、チップを囲むが、その上にはなく、かつ内部リードフレームをカバーする接地リングを有するセラミックパッケージを開示している。またファイ発明は、セラミックパッケージ上のチップを囲む接地リングに接続されたチップ周辺上の接地リングを開示している。上記各接地面は、それらが接地リングによってカバーされないリードフレームのそれらの部分におけるノイズの可能性を減少するのに失敗するという欠点に苦しんだ。したがって、正にチップ近傍のリード用回路だけでなく、同様にチップ包囲領域用回路におけるノイズおよび混信を実質的に低減化する構造が必要とされている。さらに、上記にリストアップした劣化要因のあるものまたは全てを最小にする半導体パッケージが必要とされている。とくに、信号伝送回線のインビーダンス変化を最小にし、信号伝送回線の抵抗損失を最小にし、隣接する信号伝送回線間の容量結合を減少しさらに電源および接地接続のいずれか一方または双方における誘導結合を減少する、パッケージを得ることが望ましい。本発明によれば、硬質（剛性の大きな）金属基板および硬質金属基板の第１部分をカバーする誘電層および実質的に誘電層のない硬質金属基板の第２部分を有する、半導体パッケージが開示される。半導体装置は硬質金属基板の第２部分に電気的に接合され、電気的通路を画定する金属回路トレースが誘電層上に形成され、少なくともその一つが誘電層の少なくとも一つのバイアを通って硬質金属基板に接触する。また、本発明によれば硬質金属基板は接地または電源に接続される。さらに、本発明によれば、レーザを使用して誘電層に少なくとも一つのバイアを形成し、また誘電層に回路トレースを形成し、トレースの少なくとも一つが少なくとも一つのバイアを介して硬質金属基板と接触することにより、半導体装置および実質的に誘電層によってカバーされた硬質金属基板上の少なくとも一つの回路トレースを接地する方法が得られる。ついで半導体装置が誘電層の孔内において硬質金属基板に接合される。さらに、本発明によれば、金属基板はアルミニウムである。さらになお本発明によれば、誘電層は酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウムおよびポリマー（たとえばエポキシ樹脂）である。さらにまた本発明によれば、レーザの代わりに、バイアは適当なマスクおよび引続くエッチングによりまたは適当なマスクおよび引続く陽極処理によって作ることができる。本明細書に関連しかつその一部を構成する添付図面は本発明の実施例を図示し、かつ詳細な記載とともに本発明の目的、利点および原理を説明するのに役立つ。図１は好適な実施例による本発明の図である。図２は図１のＢ−Ｂ′線に沿う断面図である。図３は図１のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。図４は本発明によるバイアの図である図５はバイアを形成する機械的方法を示す断面図を示す。本発明による半導体パッケージは、硬質金属基板、金属基板の第１部分をカバーする誘電層、実質的に誘電層のない硬質金属基板の第２部分に接合された半導体装置および誘電層上の電気通路を規定する金属回路トレース（線）を有し、トレースの少なくとも一つが誘電層内の少なくとも一つのバイアを通して硬質金属基板に接触している。その一例が添付図面に示された本発明の好適実施例の詳細について述べる。本発明半導体パッケージの実施例が図１に示され、全体として符号１０で指示されている。図１の具体例によれば、半導体パッケージ１０は、硬質金属基板１２、誘電層１４，金属基板の第１部分１６、金属基板の第２部分１８、半導体装置２０、金属回路トレース２２、金属接地リング２４、接地リングバイア２６、外部接地リングバイア２８およびバイア回路トレース３０を有する。誘電層１４は硬質金属基板１２上に形成され、金属基板の第１部分１６をカバーしている。硬質金属基板の第２部分１８は実質的に誘電層がない。半導体装置２０は硬質金属基板の第２部分１８に電気的に接合されている。誘電層１４上の連続した金属リングは、半導体装置２０が硬質基板１２に接合される金属基板の第２部分１８を囲んでいる。そうでなければ、金属接地リング２４は複数のセグメントから構成することができる。接地リング２４の周りの種種の位置には、接地リングバイア２６が設置されている。接地リングバイア２６は接地リング２４を硬質金属基板１２に電気的に接続している。好適には、接地リングバイア２６は接地リング２４を硬質金属基板１２に直接接続する。一般に、硬質金属基板１２は接地に接続される。そうでなければまたはさらに、外部接地リングバイア２８を、接地リング２４から硬質金属基板１２への接続を形成するため、外側または外部接地リング２４を硬質金属基板の第１部分１６上の誘電層１２に設けることができる。この変形または付加において、金属バイア回路トレース３０は、接地リング２４と硬質金属基板１２との間の電気的接続を形成するため、外部接地リングバイア２８を接地リング２４に接続している。別の変形または付加において、外部バイア２９は、回路トレース２２から硬質金属基板１６への接続を形成するため、トレース２２のいずれかを硬質金属基板１６に接続している。外部バイア２９は、硬質金属基板の第１部分のどこにでも設置することができる。また、複数の接地リングバイア２６を使用でき、複数の接地リングバイア２８を使用でき、または複数の外部バイア２９を使用でき、同様にこれら三つの組合わせ、もしくはその一つまたは二つを除外して使用できる。接地リングバイア２８および外部バイアの両者を適当な手段で導電性にすることができる。そのような手段は、バイア側壁４０に沿って回路トレース３０を延長することを含んでいる。回路トレースは、金属スパッタリング、化学的被着（電解被着および無電解被着）、金属ペーストによる直接記入およびスクリーン印刷のような工程によって被着できる。そうでなければ、バイアは導電性ポリマーのような導電性材料を充填され、銀充填エポキシがその例である。もしくは、錫合金のような低融点鑞材がバイア内に被着され、かつ鑞材を溶融して再度流動せしめるのに十分な温度に加熱される。他の部品に対する損傷を防止するため、溶融温度が３５０℃以下、好適には溶融温度が約３００℃以下の鑞材を使用することが好適である。誘電層１４上に電気通路を規定する金属回路トレースが設けてある。接地リング２４はそのような金属回路トレースと見なすことができる。金属回路トレース２２は、金属接地リング２４の外側における硬質金属基板の第１部分１６上の誘電層１４上に設置される。接地リング２４の内側および外側を画定する際、半導体チップ２０は接地リング２４の内側にあるべきものと考えられる。導線３２は半導体チップ２０の各部分を選択された金属回路トレース２２に接続する。導線３２は半導体装置２０の一部を接地リング２４に接続する。ここで好適なのは、硬質金属基板１２が約１１７．２ＭＰａ〜２００ＭＰａ（１７ｋｓｉ〜２９ｋｓｉ）、好適には約１５１．７ＭＰａ〜１８６．２ＭＰａ（２２ｋｓｉ〜２７ｋｓｉ）の耐力を有することである。好適なのは、硬質金属基板がアルミニウムであるが、ＡＳＭ５０００シリーズのアルミニウム合金（マンガンを含むアルミニウム合金）のいずれかであってよい。一つの好適な合金は、５０８６（公称成分：マグネシウム４％、マンガン０．４％およびクローム０．１５％を含む）である。ここで好適なのは、硬質金属基板１２が約０．２５mm〜５．１mm（１０ミル〜２００ミル）、好適には約０．５１mm〜２．５４mm（２０ミル〜１００ミル）の厚さを有することである。とくに好適には、硬質金属基板１２は約０．５８mm〜１．４mm（２３ミル〜５５ミル）の厚さを有する。そうでなければ、硬質金属基板１２は、アルミニウム・シリコン炭化物（カーバイド）、アルミニウム・銅・アルミニウムまたは銅・モリブデン・銅を含む金属被覆よりなるものとすることができる。好適には、誘電層１４は陽極処理されたアルミニウムである。誘電層１４はポリマーで被覆された酸化アルミニウムとすることもでき、そのポリマーはたとえばエポキシであるが、エポキシまたはベンゾ・チクロ・ブタンのようなポリイミド、または窒化銀または窒化アルミニウムのような窒化物、ポリエーテル・スルフォン、もしくはＰＦＥとすることができる。ここで好適なのは、誘電層１４が約３ミクロン〜１００ミクロンの厚さ、好適には約５ミクロン〜５０ミクロンの厚さを有することである。とくに好適なのは、誘電層１４が約１０ミクロン〜約２５ミクロンの厚さを有することである。もちろん、実質的な誘電特性を発揮するいかなる層も使用することができる。半導体装置２０は、活性層および基層を有してもよく、また有しなくてもよい、いずれか種類の半導体装置である。いずれの場合にも、半導体装置２０の実質的に活性装置のない層が、硬質金属基板の第２部分１８上において硬質金属基板１２に接合される。伝熱性接着剤（図示せず）は、半導体装置２０と硬質金属基板１２との間を接合するいずれかの型のものとすることができる。ここで好適なのは、この接着剤が銀充填エポキシであることである。そうでなければ、接着剤は銀充填シリコン、銀含有熱可塑性樹脂、グラファイト・ダイヤモンド、他のものを充填されたエポキシ、または導電性コンプライアント型接着剤とすることができる。一般に、接着剤は少なくとも約０．４６ＭＰａ（６６ｐｓｉ）の引張り強さを有する。接地リング２４は、誘電層１４上に硬質金属基板の第１部分１６上に位置しかつ金属基板の第２部分１８によって画定されたキャビティを囲む連続した金属回路トレースである、そうでなければ、接地リングは区分することができる。接地リング２４は、第２部分の端部から最小０．１mm（４ミル）後退している。好適には、この距離は０．２５mm（１０ミル）であり、とくに好適なのは約０．２０ mm〜０．３１mm（８から約１２ミル）である。接地リング２４の幅は、約０．１３mm（５ミル）〜約０．８９mm（３５ミル）、好適には約０．１８mm（７ミル）〜約０．６４mm（２５ミル）、とくに好適なのは約０．２５mm（１０ミル）〜約０．５１mm（２０ミル）である。そうでなければ、いずれかの一定の電位または硬質金属基板１２に接続するかまたは接続しなくてもよい。金属回路トレース２２は、接地リング２４から約０．１３mm（５ミル）〜約０．５１mm（２０ミル）、好適には約０．１８mm〜約０．３８mm（７〜約１５ミル）、とくに好適には約０．０８mm〜約０．１８mm（３ミル〜約７ミル）の距離オフセットされている。金属回路トレース２２の幅は、約０．０１３mm〜約０．１１mm （０．５ミル〜約４．５ミル）である。金属回路トレースの幅は、一般に構造に依存する。一般に、外側半導体パッケージ１０への接続は、回路トレース２２に対してなされる。接地リング２４および金属回路トレース２２を含む金属回路トレースは、ここではクローム、銅、ニッケルおよび金を被覆したものとして実施された。クロームは誘電層１４と銅製導電層との間の接着剤として作用する。ニッケル層は銅が上方に移動するのを阻止するため銅層上に形成される。金の層は酸化を防止するためニッケル上に形成される。しかしながら、そのうちの一つまたは二つがない、金属銅、ニッケルおよび金のいずれかの組合わせも好適である。いずれかの金属回路トレースの直下に（図示しない）接着剤層を設けてもよい。この接着剤層はクローム、タンタル、チタニウム、ニッケル・クローム、またはいずれかの他の金属接着剤層とすることができる。誘電層１４上にメッキされ、被着されまたは他の方法で形成しうるこのような金属は、金属回路トレースに対して使用可能である。一般に、そのような金属回路トレースの厚さは、約１．５ミクロン〜約１５ミクロンであり、好適には約３ミクロン〜約９ミクロンであり、さらに好適には約４ミクロン〜約７ミクロンである。導線３２は半導体２０を金属接地リング２４および金属回路トレース２２を含む金属回路トレースに接続する。導線３２は典型的には、超音波接合法、熱圧接法、サーモソニック法（ｔｈｅｒｍｏｓｏｎｉｃ）またはＴＡＢ接合法で、金属回路トレースおよび半導体装置２０上の（図示しない）パッドの両者に接合される。代替的に、半導体装置２０はＴＡＢ接合またはフリップ・チップ（ｆｌｉｐ− ｃｈｉｐ）として接合される。さて、図２および図３に基づいて、誘電層１４を通して作られるバイア２６，２８について説明しよう。図２は典型的バイアの側面図を示す、図１のＢ−Ｂ′ 線に沿う断面図である。図２に示されたように、接地リングバイア２６は、実質的に誘電層１４のない領域で硬質金属基板１２と接触するため、接地リング２４を位置決めする。典型的バイアは、内側距離３４、外側距離３６、角度３８および傾斜面４０を有する。傾斜面４０は、硬質金属基板１２の頂端と角度３８をなしている。角度３８は約１０°〜５３°である。好適には、角度３８は約３０°〜５３°であり、さらに好適には、角度３８は約４０°〜５０°である。もしも、角度３８が急峻すぎると、金属化（メタライゼーション）が不十分でクラックをもたらす高応力領域を生じる可能性がある。もしも、角度３８が緩すぎると、過度に広い領域がバイアによって占有され装置面積の損失につながる。内側距離３４は、一つの傾斜面４０が硬質金属基板１２に会合するところから他の傾斜面４０が硬質金属基板１２に会合するところまでの距離である。典型的には、内側距離３４は約０．０２５mm〜約０．２５mm（１ミル〜約１０ミル）である。好適には、内側距離３４は約０．０１３mm〜約０．２０mm（０．５ミル〜約８ミル）、さらに好適には内側距離３４は約０．０１３mm〜約０．０２５mm（０．５ミル〜約１ミル）である。外側距離３６は、一つの傾斜面４０が誘電層１４の頂端に会合するところから他の傾斜面４０が誘電層１４に会合するところまでの距離である。典型的には、外側距離３６は約０．０２５mm〜約０．２５mm（１ミル〜約１０ミル）である。好適には、外側距離３６は約０．０５１mm〜約０．０６６mm（２ミル〜約２．６ミル）である。代替的に、バイア２６，２８，２９は、長方形の代わりに円形で、上向き円錐形状のキャビティを形成することができる。この実施例において、内側距離３４は約０．０２５mm〜約０．７６mm（１ミル〜約３０ミル）である。好適には、内側距離３４は約０．２０mm〜約０．５１mm（８ミル〜２０ミル）であり、さらに好適には、内側距離３４は約０．２５mm〜約０．３８mm（１０ミル〜１５ミル）である。もしも、内側距離３４が短かすぎると、回路トレース２２と硬質金属基板１２との間の結合が不完全になるだろう。図３は図１のＡ−Ａ′線に沿う図である。この図から分かるように、図面は図２の接地リングバイア２６の端面図を示している。接地リングバイア２６は、二つだけの傾斜面４０を有し、他の二つの面４２は実質的に垂直である。代替的に、バイア２６，２８，２９は全部で四つの傾斜する面を有するか、または一つの円形面を有する。図３はまた外部接地リングバイア２８の傾斜面４０を示す外部接地リングバイア２８の側面図である。図３はまた接地リング２４の一部、外部接地リングバイア２８およびバイア回路トレース３０を示している。図３から分かるように、この外部接地リングバイア２８の図は、バイア２６の角度と同じ角度３８を有する傾斜面４０を有する。回路トレース３０は接地リング金属２４からバイア２８への電気的接続を形成し、バイア２８は硬質金属基板１２への電気的接触を形成している。外部バイア２９は、図３に示されたように金属回路トレース２２に設けることができる。代替的に、外部バイア２９は硬質金属基板１２の第１部分のどこかに設けることができる。次いで、それは金属回路トレース２２および接地リング２４に接続してもよく、また接続しなくてもよい。別の好適な実施例において、バイア２６，２８，２９の一つだけの面は傾斜している。電子パッケージ１０を製造する好適な方法において、硬質金属基板１２は誘電層１４によって被覆される。この被覆は、被着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、陽極処理、化学的変換または積層のいずれかによることができる。誘電層１４は最初に硬質金属基板１２をすべてカバーする。マスクが、金属基板の第２部分１８から誘電層１４を選択的にエッチングして、金属基板の第１部分１６上に誘電層１４を元のまま残すため、硬質金属基板１２および誘電層１４上に設けられる。このような技術は、乾式エッチング、湿式エッチングおよび他の周知の除去方法によることができ、また周知の正ホトレジストマスキングまたは負ホトレジストマスキングにより、または機械的テンプレートを誘電層１４上に設け、次いで金属基板の第２部分１８上の誘電層１４の部分を除去することにより、もしくは機械加工によって達成することができる。そうでなければ、誘電層１４はマスクおよび引続くエッチング、またはマスクおよび引続く陽極処理によって形成することができる。バイア２６，２８，２９を形成する際、下記の基準に適合するように注意を払わなければならない。すなわち、（１）傾斜面４０は好適には滑らかで応力集中が発生するかも知れない鋭い角をもつべきでないこと、（２）硬質金属基板１２の面は好適には完全な電気的接触をすべきであること、（３）壁は好適には急峻で、かつバイアが金属回路トレースに密接して設置され得るように明確であるべきこと、（４）バイアを囲む周囲の誘電層１４は好適にはバイアを形成するのに使用された工程の影響を残さず、残留スラグを最少または存在しないものとすべきことである。したがって、バイア２６，２８は、バイアが設けられるべき領域にレーザを照射することによって形成される。レーザは、エキシマ、ＹＡＧ、キセノンまたはＣＯ₂レーザであってよい。代替的に、バイア２６，２８，２９は誘電層１６を形成する間、マスクおよび引続くエッチングにより、またはマスクおよび引続く陽極処理によって形成することができる。なお別の変形例は、バイア２６，２８，２９を形成するため、誘電層のエッチングされる部分１６にマスクを使用することである。一実施例において、レーザパルスの重複増分の下で誘電層１４がレーザイメージに露出され、誘電層１４がレーザパルスの下で或る方向に移動するに従って誘電層の一層厚い層が除去される。たとえば、図４に示されたように、レーザパルスイメージを形成する四組のレーザパルスが、誘電層１４に投与され、ついで誘電層１４は距離段階（ステップ）５２だけ方向５４に動かされる。四つのレーザはレーザパルスイメージ５６においてふたたび射出される。引続いて距離段階５２の方向に移動し、レーザパルスイメージはレーザパルスイメージ５８，６０，６２に対して図示されている。四つのレーザパルスおよび連続した五つのパルスイメージとして示されたが、これは単に説明のためである。距離段階５２が短いと滑らかな面４０が生ずる。他の好適な実施例において、誘電層１４は連続レーザパルスに露出される。さらに、別の好適な実施例は構造上の選択としてレーザの数を想定している。好適な作動特性は、約５〜約３０Ｊ／cm²のフルーエンス（ｆｌｕｅｎｃｅ：強さ）、約５〜約１５０Hzのレーザパルス速度、および約０．２〜約８mm／秒の走査速度を有するレーザで得られる。とくに、フルーエンスは約８〜約２０Ｊ／ cm²、レーザパルス速度は約５０から約１５０Hz、走査速度は約０．２５〜約８m m／秒である。エキシマレーザの別の好適な作動特性は、約０．２５〜約７．６mm／秒（約１０〜３００ミル／秒）の走査速度、約５０〜約１５０Hzのパルス速度、および約８Ｊ／cm²のフルーエンスである。ＣＯ₂レーザの好適な作動特性は、約１５０Hz のパルス速度、約１４Ｊ／cm²のフルーエンスである。さらになお好適な実施例において、バイア２６，２８，２９は、焦点ぼけレーザによって形成される。この方法において、バイアの形状はレーザとターゲット、たとえば誘電層１４との間にマスクを使用することによって達成される。テーパ付きのまたは傾斜したバイアの壁は、焦点外イメージによって形成される。ターゲット上の焦点外イメージの端部において、レーザフルーエンスは最小になりターゲットの貫通が一層少なくなる。レーザフルーエンスは、典型的に焦点外イメージの中心から、ターゲットの端部からある距離まで減少する。代替的に、図５に示されたように、バイアはフライス加工によるようにして機械的方法によって形成される。誘電層１４を移動せしめるのに有効な表面構造および硬度を有する工具７０が、誘電層１４に接触せしめられかつ軸７２の周りに回転することによるようにして作動される。軸７２は硬質金属基板１２の表面に概ね直角の軸線７４の周りで回転せしめられる。工具７０の側壁７６は硬質金属基板の表面に対して傾斜し、上記所望の角度のバイア側壁を形成する。バイアが形成された後、金属接地リング２４および金属回路トレース２２がスクリーン印刷、蒸着により、または誘電層上に金属を被着するまたは形成するいずれか他の周知の技術によって形成される。ついで導線３０，３２が、半導体装置２０から金属回路トレース２２また接地リング２４に接続される。上記記載による電子パッケージは、チップおよび導線３０ばかりでなく、また同様に硬質金属基板１２の下に接地面を形成する。それ自体、硬質金属基板１２の接地面は、ノイズ、混信、誘導結合、容量結合、自己インダクタンスおよび相互インダクタンスが少ない。さらに、硬質金属基板１２に接続された金属接地リング２４は、ノイズ、混信、電磁干渉（ＥＭＩ）、誘導結合、容量結合、自己インダクタンスおよび相互インダクタンスをさらに減少するとともに、制御されたインピーダンス環境が得られる。さらに、一層の減少が、半導体装置２０の接地部分と接地リング２４に組合わせることから得られる。得られた半導体パッケージは、半導体装置２０と半導体装置２０が電気的に結合される硬質金属基板１２および接地リング２４との間に均一な接地電位を発生する。一層低い結合容量が、導電面として接続された（すなわち接地または電源に接続された）硬質金属基板１２を有することによって得られる。回路トレース２２から硬質金属基板１２上方に存在する電界ラインは、それが回路トレース２２の間に一層少ない静電結合をもたらすため、硬質金属基板１２に終わっている。一層低い自己インダクタンスおよび一層低い相互インダクタンスは、相互連結構造および導電面からの距離の関数である。導電面たとえば硬質金属基板１２の存在は、導電体における電流ループを減少する。減少した電流ループは、一層低いインダクタンスを生ずる。さらに、金属回路トレース２２を流れる電流は、金属回路トレース２２内の電流と反対方向の硬質金属基板１２上のイメージ電流を発生する。これらの反対方向の磁束ラインは、相対的に打消して、回路トレース２２の間に一層低い自己インダクタンスおよび相互インダクタンスを生ずる。制御されたインピーダンスが、単一の基準電圧の硬質金属基板１２を有することによって得られる。各回路トレース２２は、硬質金属基板１２において或る基準電圧を「検知する」。硬質金属基板１２は、接地されたものとしてまた金属リング２４として記載されたが、別の好適な実施例において、代替的に、電源に接続することが可能である。さらに別の好適な実施例において、硬質金属基板１２および接地リング２４は接続されずに、異なった電位に接続しても、またしなくてもよい。たとえば、硬質金属基板１２は外部バイアを通して接地に接続することができ、また接地リング２４は特殊な円形トレース２２と電圧的に関連すべく接続され、円形トレース２２は接地と同じにしてもよくまたしないでもよい。この技術に通じた人々には、本発明の精神または範囲から離れることなく、本発明の電子パッケージにおいて種々の変更および変形をなし得ることが明らかになるであろうが、しかして、本発明は請求の範囲に記載の範囲内またはその同項物に入る本発明の変形および変更もカバーすることを意図している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ホフマン，ポール，アール. アメリカ合衆国95356 カリフォルニア州モデスト，アメリカンアベニュー 5542 (72)発明者エルフェ，ジョージ，エイ. アメリカ合衆国92126 カリフォルニア州サンディエゴ，ニューサレムストリート 7909 (72)発明者ペドロン，セラフィン，ピー．ジュニア. アメリカ合衆国95336 カリフォルニア州マンテカ，フォーリンリーフレーン 656 (72)発明者ラフテリー，マイケル，エイ. アメリカ合衆国94550 カリフォルニア州リバーモア，メドードライブ 1197 (72)発明者ラマクリシュナ，カムブハムパティアメリカ合衆国95336 カリフォルニア州マンテカ，クロムストリートナンバー 123 1257 (72)発明者ラミレズ，ジャーマン，ジェイ. アメリカ合衆国94509 カリフォルニア州アンティオッチ，ディアフィールドドライブ 4563 (72)発明者ストラウマン，リンダ，イー. アメリカ合衆国95361 カリフォルニア州オークデール，26 マイルロード 11019

Claims

【特許請求の範囲】１．半導体パッケージ（１０）において、（ａ）硬質金属基板（１２）と、（ｂ）硬質金属基板（１２）の第１部分（１６）をカバーする誘電層（１４）であって、硬質金属基板（１２）の第２部分（１８）が実質的に誘電層（１４）のない、前記誘電層（１４）と、（ｃ）半導体装置（２０）であって、硬質金属基板（１２）の第２部分（１８）に電気的に相互に接続されるとともに物理的に接合される、前記半導体装置（２０）と、（ｄ）誘電層（１２）上の電気的通路を規定する金属回路トレース（２２）であって、その少なくとも一つが誘電層（１４）の少なくとも一つのバイア（２６，２８，２９）を通って硬質金属基板（１２）に電気的に接続された、前記金属回路トレース（２２）とを有することを特徴とする前記半導体パッケージ（１０）。２．硬質金属基板（１２）が接地接続されていることを特徴とする請求項１に記載された半導体パッケージ（１０）。３．硬質金属基板（１２）が電源に接続されていることを特徴とする請求項１に記載された半導体パッケージ（１０）。４．バイア（２６，２８，２９）が硬質金属基板（１２）から測ったとき約３５°〜５３°の角度で傾斜する少なくとも一つの面（４０）を有することを特徴とする請求項１に記載された半導体パッケージ（１０）。５．金属基板（１２）がアルミニウムであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された半導体パッケージ（１０）。６．誘電層（１４）が酸化アルミニウム層およびポリマー層から成ることを特徴とする請求項５に記載された半導体パッケージ（１０）。７．誘電層（１４）が酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項５に記載された半導体パッケージ（１０）。８．誘電層（１４）が陽極処理されたアルミニウムであることを特徴とする請求項５に記載された半導体パッケージ（１０）。９．半導体装置（２０）および少なくとも一つの回路トレース（２２）を実質的に誘電層（１４）によってカバーされた硬質金属基板（１２）上で接地する方法において、（ａ）誘電層（１４）に少なくとも一つのバイア（２６，２８，２９）を形成すること、（ｂ）回路トレース（２２）を誘電層（１４）上に形成し、その少なくとも一つを少なくとも一つのバイア（２６，２８，２９）を介して硬質金属基板（１２）に接触せしめること、および（ｃ）半導体装置（２０）を誘電層（１４）の孔（１８）において硬質金属基板（１２）に電気的に接続しかつ物理的に接合すること、以上の各工程を有することを特徴とする前記方法。１０．少なくとも一つのバイア（２６，２８，２９）を形成する工程がレーザを使用して少なくとも一つのバイア（２６，２８，２９）を形成する副工程を含むことを特徴とする請求項９に記載された方法。１１．金属基板（１２）がアルミニウムとすべく選択されることを特徴とする請求項１０に記載された方法。１２．誘電層（１４）が陽極処理されたアルミニウムとすべく選択されることを特徴とする請求項１１に記載された方法。１３．少なくとも一つのバイア（２６，２８，２９）を形成する工程が、副工程として、誘電層（１４）上にマスクを設置すること、および実質的にマスクのない誘電層（１４）の部分をエッチングすることを含む請求項９に記載された方法。１４．少なくとも一つのバイア（２６，２８，２９）を形成する工程が、副工程として、誘電層（１４）上にマスクを設置すること、および実質的にマスクのない硬質金属基板の部分をエッチングすることを含む請求項９に記載された方法。１５．少なくとも一つのバイア（２６，２８，２９）を形成する工程が、副工程として、前記誘電層（１４）の選択された部分を機械的に研磨する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載された方法。１６．前記回路トレース（２２）が前記少なくとも一つのバイア（２６，２８，２９）の側壁（４０）に沿って延長しかつ前記側壁（４０）が前記硬質金属基板（１２）の頂面に対して１０°と５３°の間の角度（３８）をなし、それにより前記回路トレース（２２）および前記硬質金属基板（１２）を電気的に相互に接続することを特徴とする請求項９に記載された方法。１７．導電性金属が実質的に前記バイア（２６，２８，２９）に充填され、それにより前記回路トレース（２２）および前記硬質金属基板（１２）を電気的に相互に接続することを特徴とする請求項９に記載された方法。