JP2001319987A - 集積回路パッケージ - Google Patents
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Abstract
要な電磁波を極めて効率良く吸収し、回路動作の安定化
を実現する集積回路パッケージを提供する。 【解決手段】 誘電体基板1の集積回路チップ12との
対向部位に、電気的に独立した電気抵抗部として抵抗膜
11を設ける。更に、基板1の厚みを、チップ12の集
積回路内で使用される周波数と当該基板1の比誘電率と
から決定される信号波長の略1/4倍に規定するととも
に、抵抗膜11の面抵抗値が空気の特性インピーダンス
に等しくなるように規定する。
Description
プ実装用の集積回路パッケージに関する。
集積回路パッケージには、図13に示すように、誘電体
基板102にフリップチップ実装される集積回路チップ
101の直下に接地用金属膜103が存するタイプか、
あるいは図14に示すように、集積回路チップ101の
直下で誘電体基板102の表面がむき出しとなっている
タイプがある。ここで、図13(b),図14(b)は
それぞれ図13(a),図14(a)の線分I−I’、
II−II’により切断した際の断面構造を示す。
14において、誘電体基板102の上部に接地用金属膜
103と、高周波信号を外部へ引き出すための引き出し
配線104,105と、電源供給用配線106〜109
と、集積回路チップ101に設けられているフリップチ
ップ実装のための突起金属110と接続するためのパッ
ド111が設けられて構成されている。
て、誘電体基板102の厚みは任意に決められる。
ケージでは、集積回路チップの回路表面、あるいは回路
と誘電体基板上の配線とを接続するバンプやピラー部分
において不要な電磁波が発生し、放射されてしまうとい
う不都合がある。これは、信号線路と接地導体との間に
かかる電界の方向が不連続部分で強制的に変更されてし
まうため、異なる伝送モードが生じてしまうことによ
る。
接地用金属膜、あるいは露出した誘電体基板の表面で反
射されて回路パターンの様々な部分へ入り込んでしま
い、回路の動作が不安定になるという問題がある。
たものであり、集積回路チップの集積回路から放射され
る不要な電磁波を極めて効率良く吸収し、回路動作の安
定化を実現する集積回路パッケージを提供することを目
的とする。
の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
属膜がパターン化されてなる電気・電子回路がそれぞれ
設けられた誘電体基板と対向するように集積回路チップ
が接続されてなる集積回路パッケージを対象とし、前記
誘電体基板の前記集積回路チップとの対向部位に、前記
金属膜から電気的に独立した電気抵抗部が設けられてな
るものである。
て、効率良く電磁波吸収を行う観点から、誘電体基板の
厚みを制御する。具体的には、当該厚みを、吸収対象と
する所望の信号波長、例えば前記集積回路チップの集積
回路内で使用される周波数と前記誘電体基板の比誘電率
とから決定される信号波長の略1/4倍としたり、当該
信号波長の1/8倍〜1/2倍の範囲内の値に制御する
ことが好適である。
内の信号波長を吸収することを考慮して、前記誘電体基
板の前記対向部位を凹凸形状に加工することが好まし
い。この場合、誘電体基板の厚みを連続的に変更させる
ことで所定範囲内の波長の電磁波吸収、非連続的に変更
させることで複数の所定値の波長の電磁波吸収が可能と
なる。
実に吸収することを考慮して、前記電気抵抗部を、その
面抵抗値が当該電気抵抗部と前記誘電体基板との間の特
性インピーダンスに略等しくなるように制御する。具体
的には、電気抵抗部と誘電体基板との間に空隙が形成さ
れる場合には、当該空隙における空気の特性インピーダ
ンスと等しくなるように前記面抵抗値を制御しする。更
には、空隙となる部位に所定の誘電体を充填し、当該面
抵抗値を制御し易くしても良い。
路における接地強化を図ることを考慮して、電気抵抗部
上に絶縁膜を設け、更にその上に集積回路と電気的に接
続されるようにメッシュ状の金属導体を設ける。
て形成するのみならず、誘電体基板の前記対向部位に溝
を形成し、当該溝内抵抗材料を埋め込むようにして電気
抵抗部を形成しても良い。
積回路パッケージを対象とし、誘電体基板の集積回路チ
ップとの対向部位に、前記金属膜から電気的に独立した
電気抵抗部が設けられるとともに、前記誘電体基板の少
なくとも前記対向部位の厚みが、前記電気抵抗部で吸収
される所望の信号波長が当該電気抵抗部の表面で略開放
端となるように規定されている。
に、誘電体基板の厚みの具体的規定、前記対向部位にお
ける厚みの変更、電気抵抗部の面抵抗値の調節等を実行
することが好適である。
体基板の集積回路チップとの対向部位に設けられた電気
抵抗部により、不要モードの電磁波が発生しても当該対
向部位で電磁波が反射することなく吸収される。ここ
で、接地された誘電体基板の厚みを集積回路で用いられ
る周波数と誘電体基板の比誘電率とで決まる信号波長の
4分の1に設定した場合であれば、その電気抵抗部表面
が電磁波にとって電気的に開放端となっているように見
えるため、電気抵抗部表面での電磁波による電圧の振幅
が最も大きくなる。このため電気抵抗部表面には電磁波
による電圧によって電流が発生し、エネルギーの損失が
生じ、その値は最大値となる。
ーンと誘電体基板との間の比誘電率と比透磁率とで決ま
る特性インピーダンスに一致させることにより、その空
間に放射される電磁波の特性インピーダンスと抵抗膜上
の特性インピーダンスとの間で整合が得られ、エネルギ
ーの損失は効率良く行われる。
使用される周波数と誘電体の比誘電率とで決まる信号波
長の1/8〜1/2に設定した場合には、各寸法で信号
波長の1/4になる周波数範囲で電磁波吸収させること
が可能である。
実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
フリップチップ実装用の集積回路パッケージを示す概略
斜視図である。この集積回路パッケージは、誘電体基板
1の集積回路チップ12がフリップチップ実装される面
(上面)側に、集積回路チップ12の集積回路と電気的
な接続を図るための信号配線2,3と、電源配線4〜7
と、集積回路の接地を行うための接地金属膜8と、集積
回路チップ12をフリップチップ実装する際に当該チッ
プ上のバンプやピラーなどの突起金属16と接続するた
めのパッド金属9が設けられている。他方、誘電体基板
1の背面側には、外部と接地するための接地導体10が
設けられている。
2との対向部位に、その周囲を囲む信号配線2,3、電
源配線4〜7及び接地金属膜8から電気的に独立した電
気抵抗部として、抵抗膜11が設けられている。
波長、ここでは集積回路チップ12の集積回路内で使用
される周波数と当該誘電体基板1の比誘電率とから決定
される信号波長の略1/4倍に規定されている。この場
合、当該厚みを前記信号波長の1/8倍〜1/2倍の範
囲内の所定値に規定しても良い。
2をフリップチップ実装したときの集積回路パッケージ
の概略断面図である。集積回路チップ12と誘電体基板
1の間には空隙が形成されており、本例では抵抗膜11
の面抵抗値が前記空隙における特性インピダンスに等し
くなるように規定されている。即ち、抵抗膜11の面抵
抗値を空気の特性インピーダンスである約376.7Ω
/□になるようにする。例えば、集積回路チップ12が
周波数80GHzの周波数(f)で駆動されていて、光
速度(c0)を3.0×108m/s、誘電体基板1の比
誘電率(εeff)が9であるとすると、誘電体内の信号
波長は、 となり、誘電体基板1の厚みを約312.5μmとすれ
ばよい。
12と誘電体基板1との間には比誘電率が1より大きい
材料21を導入するようにしても良い。この場合、抵抗
膜11の面抵抗率Rは以下のように計算できる。 R={(μ0・μr)/(ε0・εr)}1/2 ここで、μ0,ε0は、真空中の透磁率及び誘電率であ
り、μr,εrは材料21の比透磁率及び比誘電率であ
る。
は、誘電体基板1の集積回路チップ12との対向部位に
設けられた抵抗膜11により、不要モードの電磁波が発
生しても当該対向部位で電磁波が反射することなく吸収
される。ここで、接地された誘電体基板1の厚みを、集
積回路で用いられる周波数と誘電体基板1の比誘電率と
で決まる信号波長の4分の1に設定すれば、その抵抗膜
11の表面が電磁波にとって電気的に開放端になってい
るように見えるため、当該表面での電磁波による電圧の
振幅が最も大きくなる。このため当該表面には電磁波に
よる電圧によって電流が発生し、エネルギーの損失が生
じ、その値は最大値となる。
ーンと誘電体基板1との間の比誘電率と比透磁率とで決
まる特性インピーダンスに一致させることにより、その
空間に放射される電磁波の特性インピーダンスと抵抗膜
上の特性インピーダンスとの間で整合が得られ、エネル
ギーの損失は効率良く行われる。
で使用される周波数と誘電体の比誘電率とで決まる信号
波長の1/8〜1/2に設定した場合には、各寸法で信
号波長の1/4になる周波数範囲で電磁波吸収させるこ
とが可能である。
ップ1の集積回路から放射される不要な電磁波を極めて
良い効率で吸収し、回路動作の安定化を実現することが
可能となる。
態について説明する。ここでは、第1の実施形態と同様
にフリップチップ実装用の集積回路パッケージについて
例示するが、電気抵抗部の形状が異なる点で相違する。
なお、第1の実施形態と共通する構成部材等については
同一の符号を付して説明を省略する。
を示す概略断面図である。この集積回路パッケージは、
誘電体基板13の集積回路チップ12との対向部位に凹
凸部22を形成し、誘電体基板13の厚みを前記対向部
位内の場所毎で連続的に変動されるように構成される。
低い成分は誘電体基板13の最も厚い部分dで決定さ
れ、周波数の最も高い成分は最も薄い部分Dで決定され
る。例えば,誘電体基板1の比誘電率が9であるとし
て、Dを300μm,dを400μmとすれば、周波数
62.5GHz〜83.3GHzの範囲で電磁波吸収が
可能となる。
する諸効果に加え、誘電体基板1の厚みが前記対向部位
で変動するために広い周波数範囲で電磁波吸収を行うこ
とが可能となる。
回路チップ12の集積回路内で使用される周波数と当該
誘電体基板1の比誘電率とから決定される信号波長の1
/8倍〜1/2倍の範囲を含むように規定しても良い。
この場合、前記信号波長を基準とし、当該信号波長の1
/4倍を中心として前記範囲に対応できるように構成さ
れる。
示す概略断面図である。この集積回路パッケージでは、
誘電体基板13の対向部位に対応する背面部分に凹凸部
22を形成して誘電体基板13の厚みを場所毎に変更
し、平坦な上面に抵抗膜11を設ける。
実施形態の諸効果及び誘電体基板1の厚みが前記対向部
位で変動するために広い周波数範囲で電磁波吸収が可能
とされることに加えて、前記背面に凹凸部22が形成さ
れるために前記対向部位における誘電体基板1の上面を
平坦に形成することができ、誘電体基板1の厚みの容易
且つ正確な規定が可能となる。
示す概略断面図である。この集積回路パッケージでは、
抵抗膜11の形成された誘電体基板13の表面上に表面
平坦化用絶縁膜、具体的には例えばDow Chemical株式会
社製のBCB(Benzo Cyclo Btene)膜17を塗布し、
その上に集積回路チップ12と電気的な接続を図るため
の信号配線2,3と、電源配線4〜7と、接地を行うた
めの接地導体8と、パッド金属9を設ける。
実施形態の諸効果及び誘電体基板1の厚みが前記対向部
位で変動するために広い周波数範囲で電磁波吸収が可能
とされることに加えて、BCB膜17により誘電体基板
1の前記対向部位における上面が平坦化され、誘電体基
板1の厚みの容易且つ正確な規定が可能となる。
示す概略断面図である。この集積回路パッケージでは、
誘電体基板13の集積回路チップ12との対向部位に加
工断面形状が矩形とされた凹凸部23を設ける。この場
合、吸収可能な電磁波の周波数が誘電体基板13の凹凸
部23における厚みd,Dにより略非連続的(ディスク
リート)に決定される。例えば、Dを300μm,dを
400μmとすれば、62.5GHz近傍の周波数と8
3.3GHz近傍の周波数の電磁波のみが吸収され、そ
れ以外の周波数の電磁波は吸収されないようにすること
が可能となる。
加えて、2種の所定周波数の電磁波に絞って確実な吸収
を行うことができる。
示す概略斜視図である。この集積回路パッケージでは、
抵抗膜11上に薄い絶縁膜18、例えばポリイミド膜を
膜厚10μm程度に形成し、更にその上に接地用金属導
体19をメッシュ状に形成して、この接地用金属導体1
9を集積回路チップ12内のピラーやバンプなどの接地
用の突起金属16と接続する。
加えて、集積回路チップ12内の集積回路の接地の更な
る強化を図ることが可能となる。
示す概略断面図である。この集積回路パッケージでは、
誘電体基板13の前記対向部位に抵抗膜を形成する代わ
りに、誘電体基板13の前記対向部位に溝24を形成
し、この溝24内に抵抗材料、例えばフェライト粉末入
りの樹脂抵抗体20を充填して電気抵抗部とする。
加えて、深溝へ抵抗体を挿入するため、体積低効率の高
い材料の利用が可能となる。
明する。ここでは、第1の実施形態と同様にフリップチ
ップ実装用の集積回路パッケージについて例示するが、
当該集積回路パッケージにその外部から侵入する電磁波
の対策を考慮した点で相違する。なお、第1の実施形態
と略共通する構成部材等については同一の符号を付して
説明を省略する。
パッケージを示しており、図10がその分解斜視図、図
11が誘電体基板の背面を示す概略斜視図、図12が集
積回路パッケージの概略断面図である。この集積回路パ
ッケージは、76GHzの信号周波数で動作する集積回
路チップ12をフリップチップ実装するためのものであ
り、厚み200〜400μm程度の誘電体基板1の上面
の構成は第1の実施形態のそれと略同様である。但し、
例えばニッケルとクロムの合金からなる膜厚0.2μm
程度の抵抗膜11の近傍に、これと電気的に独立するよ
うに設けられた信号配線2,3及び電源配線4〜7に
は、裏面側へ電気的に接続するための金属柱あるいはビ
アホールに金属が埋め込まれた構造31がそれぞれ形成
されており、信号配線2,3が裏面配線と接続される。
接地用金属との間で生ずるモードで伝送されるようにコ
プレーナ構造とされる。ここでは、例えば、信号配線
2,3の幅を60μm程度、当該配線2,3の端と接地
導体8までの距離を40μm程度にする。電源配線4〜
7も同様にコプレーナ構造とされるが、電源用の配線な
ので接地用金属が周辺にある構造となっているのであれ
ば、如何なる形態でもかまわない。金属柱あるいはビア
ホールに金属が埋められた構造31の直径の寸法は誘電
体基板1の厚みの半分以上にすることが望ましいが、如
何なる寸法でもかまわない。
チップ12上に集積回路の保護と外部からの電磁波の侵
入を防ぐための金属蓋32が誘電体基板1の上面を覆う
ように接着される。この金属蓋32は、例えば金とスズ
の合金材料からなるものである。
説明する。図11に示すように、誘電体基板1の裏面上
には、外部と電気的な接続をするための信号配線33
と、電源配線34と、基板表面から裏面へ貫通する金属
柱あるいはビアホールに金属が埋められた構造31と、
信号配線33及び電源配線34と電気的に独立するよう
に配置された抵抗膜35と、フリップチップ実装される
集積回路チップ12の真下にあたる部分(前記対向部位
に相当する部分)に接地用金属10とで備えて構成され
ている。
する諸効果に加え、フリップチップ実装された集積回路
チップ12より放射された電磁波をチップ直下の抵抗膜
11で吸収することが可能であるばかりでなく、誘電体
基板1の裏面に接続された抵抗膜35により、外部から
侵入して来る電磁波に対しても吸収の効果があり、集積
回路内への侵入を防ぐことが可能である。
記載する。
膜がパターン化されてなる電気・電子回路がそれぞれ設
けられた誘電体基板と対向するように集積回路チップが
接続されてなる集積回路パッケージであって、前記誘電
体基板の前記集積回路チップとの対向部位に、前記金属
膜から電気的に独立した電気抵抗部が設けられているこ
とを特徴とする集積回路パッケージ。
も前記対向部位の厚みが、所望の信号波長の略1/4倍
とされたものであることを特徴とする付記1に記載の集
積回路パッケージ。
路チップの集積回路内で使用される周波数と前記誘電体
基板の比誘電率とから決定される信号波長であることを
特徴とする付記2に記載の集積回路パッケージ。
も前記対向部位の厚みが、前記集積回路チップの集積回
路内で使用される周波数と当該誘電体基板の比誘電率と
から決定される信号波長の1/8倍〜1/2倍の範囲内
の値とされたものであることを特徴とする付記1に記載
の集積回路パッケージ。
部位が凹凸状とされており、当該部分の厚みが複数の前
記信号波長の略1/4倍を含むことを特徴とする付記3
に記載の集積回路パッケージ。
状の前記対向部位において略連続的に厚みが変動してい
ることを特徴とする付記5に記載の集積回路パッケー
ジ。
状の前記対向部位において非連続的に厚みが変動してい
ることを特徴とする付記5に記載の集積回路パッケー
ジ。
部位が凹凸状とされており、当該部分の厚みが前記範囲
内の複数値を含むことを特徴とする付記4に記載の集積
回路パッケージ。
状の前記対向部位において略連続的に厚みが変動してい
ることを特徴とする付記8に記載の集積回路パッケー
ジ。
凸状の前記対向部位において非連続的に厚みが変動して
いることを特徴とする付記8に記載の集積回路パッケー
ジ。
抵抗値が、当該電気抵抗部と前記誘電体基板との間の特
性インピーダンスに略等しいものであることを特徴とす
る付記1に記載の集積回路パッケージ。
体基板との間には空隙が形成されており、前記電気抵抗
部の面抵抗値が空気の特性インピーダンスに略等しいこ
とを特徴とする付記11に記載の集積回路パッケージ。
体基板との間には誘電体が充填されており、前記電気抵
抗部の面抵抗値が前記誘電体の特性インピーダンスに略
等しいことを特徴とする付記11に記載の集積回路パッ
ケージ。
が設けられ、前記絶縁膜上に前記集積回路チップの集積
回路と電気的に接続されるメッシュ状の金属導体が設け
られることを特徴とする付記11に記載の集積回路パッ
ケージ。
電体基板の前記対向部位に形成された溝を抵抗材料が埋
め込まれてなるものであることを特徴とする付記1に記
載の集積回路パッケージ。
に、周囲から電気的に独立した他の電気抵抗部が設けら
れていることを特徴とする付記1に記載の集積回路パッ
ケージ。
属膜がパターン化されてなる電気・電子回路がそれぞれ
設けられた誘電体基板と対向するように集積回路チップ
が接続されてなる集積回路パッケージであって、前記誘
電体基板の前記集積回路チップとの対向部位に、前記金
属膜から電気的に独立した電気抵抗部が設けられるとと
もに、前記誘電体基板の少なくとも前記対向部位の厚み
が、前記電気抵抗部で吸収される所望の信号波長が当該
電気抵抗部の表面で略開放端となるように規定されてい
ることを特徴とする集積回路パッケージ。
も前記対向部位の厚みが、前記集積回路チップの集積回
路内で使用される周波数と前記誘電体基板の比誘電率と
から決定される前記信号波長の略1/4倍とされたもの
であることを特徴とする付記17に記載の集積回路パッ
ケージ。
も前記対向部位の厚みが、前記集積回路チップの集積回
路内で使用される周波数と当該誘電体基板の比誘電率と
から決定される前記信号波長の略1/4倍を中心とし
て、当該信号波長の1/8倍〜1/2倍の範囲内の値に
規定されていることを特徴とする付記17に記載の集積
回路パッケージ。
抵抗値が、当該電気抵抗部と前記誘電体基板との間の特
性インピダンスに略等しいものであることを特徴とする
付記17に記載の集積回路パッケージ。
抵抗部をもうけ、背面を接地した適切な厚みの誘電体基
板を使ったパッケージ基板を用いれば、集積回路チップ
から放射される不要な電磁波と外部から侵入してくる不
要な電磁波を極めて効率良く除去することが可能とな
り、高性能な集積回路モジュールを実現することができ
る。
回路パッケージを分解して示す概略斜視図である。
回路パッケージを示す概略断面図である。
回路パッケージの他の例を示す概略断面図である。
回路パッケージを示す概略断面図である。
回路パッケージの変形例1を示す概略断面図である。
回路パッケージの変形例2を示す概略断面図である。
回路パッケージの変形例3を示す概略断面図である。
回路パッケージの変形例4を分解して示す概略斜視図で
ある。
回路パッケージの変形例5を示す概略断面図である。
積回路パッケージを分解して示す概略斜視図である。
体基板の背面を示す概略斜視図である。
概略断面図である。
ケージを示す概略図である。
ケージの他の例を示す概略図である。
構造 32 金属蓋
Claims (5)
- 【請求項1】 背面に接地導体、上面に金属膜がパター
ン化されてなる電気・電子回路がそれぞれ設けられた誘
電体基板と対向するように集積回路チップが接続されて
なる集積回路パッケージであって、 前記誘電体基板の前記集積回路チップとの対向部位に、
前記金属膜から電気的に独立した電気抵抗部が設けられ
ていることを特徴とする集積回路パッケージ。 - 【請求項2】 前記誘電体基板は、少なくとも前記対向
部位の厚みが、所望の信号波長の略1/4倍とされたも
のであることを特徴とする請求項1に記載の集積回路パ
ッケージ。 - 【請求項3】 前記電気抵抗部は、その面抵抗値が、当
該電気抵抗部と前記誘電体基板との間の特性インピーダ
ンスに略等しいものであることを特徴とする請求項1に
記載の集積回路パッケージ。 - 【請求項4】 前記電気抵抗部は、前記誘電体基板の前
記対向部位に形成された溝を抵抗材料が埋め込まれてな
るものであることを特徴とする請求項1に記載の集積回
路パッケージ。 - 【請求項5】 背面に接地導体、上面に金属膜がパター
ン化されてなる電気・電子回路がそれぞれ設けられた誘
電体基板と対向するように集積回路チップが接続されて
なる集積回路パッケージであって、 前記誘電体基板の前記集積回路チップとの対向部位に、
前記金属膜から電気的に独立した電気抵抗部が設けられ
るとともに、 前記誘電体基板の少なくとも前記対向部位の厚みが、前
記電気抵抗部で吸収される所望の信号波長が当該電気抵
抗部の表面で略開放端となるように規定されていること
を特徴とする集積回路パッケージ。
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