JP2005123390A - Chip type noise filter, its manufacturing method, and semiconductor package using same - Google Patents

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利彰 武藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a chip type noise filter wherein noises of a strip of millimeter waves and submillimeter waves can be absorbed, the reliability is excellent with no out-gas, and a mass-production is excellent. <P>SOLUTION: The chip type noise filter has a signal line composed of a conductor and a magnetic body arranged so as to be adhered to the signal line. The magnetic body has Fe<SB>2</SB>O<SB>3</SB>as a main component and is constituted of a sintered body containing NiO in its remainder. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子機器の信号線路に進入する高周波ノイズを除去するためのチップ型ノイズフィルタとその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a chip-type noise filter for removing high-frequency noise that enters a signal line of an electronic device, and a method for manufacturing the same.

近年、光通信や無線通信による情報通信の高速化、大容量化への市場要求に対し、これらの通信に使用される電子機器の動作周波数および信号周波数も年々高速化の一途をたどっている。   In recent years, in response to market demands for high-speed and large-capacity information communication by optical communication and wireless communication, the operating frequency and signal frequency of electronic devices used for such communication are steadily increasing year by year.

特に高速の光通信および無線通信に使用される電子機器の電気信号の周波数は、準ミリ波、ミリ波と呼ばれる10GHz以上の周波数帯域まで高速化しており、これらの周波数を取り扱う機器における共通の問題点として、ノイズの問題が顕在化している。   In particular, the frequency of electrical signals of electronic devices used for high-speed optical communication and wireless communication has been increased to a frequency band of 10 GHz or more called quasi-millimeter wave or millimeter wave, and this is a common problem in devices that handle these frequencies. As a point, the problem of noise has become obvious.

電気信号の周波数が準ミリ波、ミリ波の領域に達すると、信号線路を流れる電気信号は電磁波として取り扱われ、信号線路に沿って電磁波が伝搬することによって電気信号を伝達すると見なすことができる。   When the frequency of the electric signal reaches the quasi-millimeter wave and millimeter wave regions, the electric signal flowing through the signal line is handled as an electromagnetic wave, and it can be considered that the electric signal is transmitted by propagating the electromagnetic wave along the signal line.

このような電磁波としての電気信号は、例えば信号線路の不連続面、屈曲部等で空間に放射されやすく、いわゆる放射ノイズを発生させることがある。   Such an electric signal as an electromagnetic wave is likely to be radiated into space, for example, at a discontinuous surface or a bent portion of the signal line, and may generate so-called radiation noise.

このような放射ノイズは、電子機器の筐体内部で多重に反射され、他の信号線路にノイズとして侵入し、クロストークと呼ばれるノイズ問題を発生させる。   Such radiated noise is reflected multiple times inside the casing of the electronic device, enters into other signal lines as noise, and causes a noise problem called crosstalk.

このような信号線路に侵入したいわゆる伝導ノイズを除去するための部品としては、基板上に半田付けして使用する、小型のチップ型ノイズフィルタが製造されている。   As a component for removing so-called conduction noise that has entered such a signal line, a small chip-type noise filter that is soldered onto a substrate is used.

この種のフィルタは図4に示すようなL1、L2およびCからなる等価回路を形成し、高い周波数をカットし、低い周波数を通過させる、いわゆるローパスフィルタとして作用する。   This type of filter forms an equivalent circuit composed of L1, L2, and C as shown in FIG. 4, and functions as a so-called low-pass filter that cuts high frequencies and passes low frequencies.

従来のチップ型ノイズフィルタは、誘電体としてセラミックスを使用しており、その製造方法としては、所定の厚みのセラミックスのグリーンシートを成形後、これに回路部材および電極部材をスクリーン印刷等の方法で配置し、必要に応じて複数枚のグリーンシートを積層密着後、焼成により一体化することにより得られている(特許文献1)。   A conventional chip type noise filter uses ceramics as a dielectric, and as a manufacturing method thereof, a ceramic green sheet having a predetermined thickness is formed, and then a circuit member and an electrode member are formed thereon by a method such as screen printing. It is obtained by arranging and assembling a plurality of green sheets as necessary, and then integrating them by firing (Patent Document 1).

また、準ミリ波、ミリ波帯を含む、高周波領域で使用可能なノイズフィルタとしては、軟磁性材料の粉末をゴムまたはプラスチック等のマトリックス中に分散混合させた複合材料の表面に密着した状態で、導体からなる信号線路を有するチップ型ノイズフィルタ(特許文献2)が開示されている。
特開2000−21640号公報 特開2002−171104号公報
In addition, noise filters that can be used in the high-frequency region, including quasi-millimeter waves and millimeter-wave bands, are in close contact with the surface of a composite material in which soft magnetic material powder is dispersed and mixed in a matrix such as rubber or plastic. A chip type noise filter (Patent Document 2) having a signal line made of a conductor is disclosed.
JP 2000-21640 A JP 2002-171104 A

しかしながら特許文献1に開示されるようなフィルタで除去できるノイズの周波数は最大でも3GHz程度であり、準ミリ波、ミリ波のノイズを除去することが出来なかった。またその製造方法においても、加工費が高く、部品の低コスト化の面においても問題があった。   However, the frequency of noise that can be removed by a filter as disclosed in Patent Document 1 is about 3 GHz at the maximum, and quasi-millimeter wave and millimeter wave noise could not be removed. Also in the manufacturing method, the processing cost is high, and there is a problem in terms of cost reduction of parts.

また、特許文献2に開示されるようなフィルタは、準ミリ波、ミリ波帯のノイズを除去することは可能であるが、マトリックスとしてゴムまたはプラスチック等が用いられているため、電子機器の製造条件、使用条件によっては、温度上昇時にアウトガスが発生して、周辺の電子回路や信号線路を腐食したり、特性を劣化させたりすると言う問題点があった。   The filter disclosed in Patent Document 2 can remove quasi-millimeter wave and millimeter-wave band noise. However, since rubber, plastic, or the like is used as a matrix, manufacturing of electronic devices is possible. Depending on conditions and use conditions, there is a problem that outgas is generated when the temperature rises, and the surrounding electronic circuits and signal lines are corroded and the characteristics are deteriorated.

特に、半導体パッケージ内部のように高い気密性が要求される部分に、このようなフィルタを用いることは、半導体パッケージの製造工程および使用環境における温度上昇時にアウトガスが発生し、半導体素子の特性を劣化させたり、周辺の信号線路を腐食したりして伝送特性を劣化させる等の問題点があった。   In particular, the use of such a filter in a part that requires high airtightness, such as the inside of a semiconductor package, causes outgassing at the time of temperature rise in the manufacturing process and use environment of the semiconductor package, and deteriorates the characteristics of the semiconductor element. There is a problem that the transmission characteristics are deteriorated by causing the signal lines to corrode and surrounding signal lines.

上記課題に対して検討を重ねた結果、本発明は、導体からなる信号線路と、該信号線路に密着するように配設された磁性体とを有するチップ型ノイズフィルタにおいて、前記磁性体は、Feを主成分とし、その残部にNiOを含有する焼結体からなることを特徴とするものである。 As a result of repeated investigations on the above problems, the present invention provides a chip-type noise filter having a signal line made of a conductor and a magnetic body disposed so as to be in close contact with the signal line. It consists of a sintered body containing Fe 2 O 3 as a main component and NiO in the remainder.

また、本発明のチップ型ノイズフィルタは、前記磁性体の、Feの含有量を70〜95mol%としたことを特徴とするものである。 The chip-type noise filter of the present invention is characterized in that the content of Fe 2 O 3 in the magnetic material is 70 to 95 mol%.

さらに、本発明のチップ型ノイズフィルタの製造方法は、Feを主成分とし、その残部にNiOを含有する磁性体を作製する工程と、前記磁性体に導体からなる信号線路を形成する工程と、前記磁性体を所定の個片寸法に分割する工程とを含むことを特徴とする
さらに、本発明の半導体パッケージは、半導体素子が気密封止された内部空間に前記チップ型ノイズフィルタを配置したことを特徴とするものである。
Furthermore, the manufacturing method of the chip-type noise filter of the present invention includes a step of manufacturing a magnetic body containing Fe 2 O 3 as a main component and NiO in the balance, and forming a signal line made of a conductor on the magnetic body. And a step of dividing the magnetic body into predetermined individual dimensions. The semiconductor package of the present invention is characterized in that the chip noise filter is disposed in an internal space in which a semiconductor element is hermetically sealed. It is characterized by the arrangement.

本発明によれば、導体からなる信号線路と、該信号線路に密着して配設された磁性体とを有するチップ型ノイズフィルタにおいて、前記磁性体を、Feを主成分とし、その残部にNiOを含有する焼結体とすることにより、準ミリ波、ミリ波のノイズを効果的に吸収減衰させると同時に、半導体パッケージ内部にて使用する場合においても、その組み立て工程や使用条件による温度上昇時にアウトガスが発生せず、半導体パッケージの特性を向上させると同時に高い信頼性を得ることが可能となる。 According to the present invention, in a chip-type noise filter having a signal line made of a conductor and a magnetic body disposed in close contact with the signal line, the magnetic body is mainly composed of Fe 2 O 3 , By using a sintered body containing NiO in the balance, it is possible to effectively absorb and attenuate quasi-millimeter and millimeter-wave noise, and at the same time, even when used inside a semiconductor package, depending on the assembly process and conditions of use. Outgassing does not occur when the temperature rises, and it is possible to improve the characteristics of the semiconductor package and at the same time obtain high reliability.

以下に、本発明の実施形態として、チップ型ノイズフィルタおよびそれを使用した半導体パッケージについて説明する。   Hereinafter, a chip type noise filter and a semiconductor package using the chip type noise filter will be described as embodiments of the present invention.

図1は本発明のチップ型ノイズフィルタのそれぞれ一例を示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing an example of a chip type noise filter of the present invention.

図1(a)は平板状の磁性体11表面に密着させるように一面全体に信号線路12を形成してチップ型ノイズフィルタ10としたものであり、図1(b)は、面積を小さくした信号線路13とするとともに、この両端部に外部回路と接続をするための端子電極14、15を形成してチップ型ノイズフィルタ20としたものである(なお、図中、同部位を表す場合は同符号にて示す)。   FIG. 1A shows a chip-type noise filter 10 in which a signal line 12 is formed on the entire surface so as to be in close contact with the surface of a flat magnetic body 11, and FIG. 1B shows a reduced area. In addition to the signal line 13, terminal electrodes 14 and 15 for connecting to an external circuit are formed at both ends to form a chip-type noise filter 20 (in the case where the same part is shown in the figure) (Indicated by the same symbol).

何れも磁性体11の面上に信号線路12、13を形成したチップ型ノイズフィルタの基本形状を示すものである。   Both show the basic shape of a chip-type noise filter in which signal lines 12 and 13 are formed on the surface of the magnetic body 11.

そして、前記磁性体11は磁性材料であるので高周波の電気信号を吸収減衰する効果を有しており、信号線路12、13が磁性体11上に形成されていることから、信号線路12、13に流れる高周波のノイズ成分を有効に吸収することができる。   Since the magnetic body 11 is a magnetic material, it has the effect of absorbing and attenuating high-frequency electrical signals. Since the signal lines 12 and 13 are formed on the magnetic body 11, the signal lines 12 and 13 It is possible to effectively absorb high-frequency noise components flowing in the.

また、磁性体11は、Feを主成分とし、残部にNiOを含有する焼結体とすることが重要である。 In addition, it is important that the magnetic body 11 is a sintered body containing Fe 2 O 3 as a main component and NiO in the balance.

前記磁性体11を、Feを主成分とし、残部にNiOを含有する焼結体とすることで、準ミリ波、ミリ波領域の電磁波に対するノイズ吸収特性に優れ、また焼結体であるため耐熱性に優れたものとなり、熱処理によって各部品を接合する際、変質、変形及び強度劣化が少なく、脱ガスの発生を無くすことができる。 By making the magnetic body 11 into a sintered body containing Fe 2 O 3 as a main component and NiO in the balance, the magnetic body 11 has excellent noise absorption characteristics for electromagnetic waves in the quasi-millimeter wave and millimeter wave regions. Therefore, it is excellent in heat resistance, and when joining parts by heat treatment, there is little alteration, deformation and strength deterioration, and generation of degassing can be eliminated.

また、前記磁性体11はFeの含有量を50〜95mol%とすることが好ましく、さらに好適には70〜95mol%とすることが重要である。 Further, the magnetic body 11 preferably has a content of Fe 2 O 3 of 50 to 95 mol%, more preferably 70 to 95 mol%.

なぜならば、Feの含有量が50mol%未満となると、準ミリ波帯、ミリ波帯でのノイズ吸収特性を十分に得ることが難しくなり、信号線路12、13に侵入したこれらの周波数のノイズを完全には除去することが出来ないからで、Feの含有量が50mol%以上、70mol%未満では、準ミリ波帯、ミリ波帯におけるノイズ吸収特性は良好であるものの、Feの含有量の僅かなぶれによりノイズ吸収特性の変化が残るからであり、チップ型ノイズフィルタ20の設計を困難にするためである。 This is because, when the content of Fe 2 O 3 is less than 50 mol%, it becomes difficult to obtain sufficient noise absorption characteristics in the quasi-millimeter wave band and the millimeter wave band, and these frequencies that have entered the signal lines 12 and 13 are difficult to obtain. Therefore, when the content of Fe 2 O 3 is 50 mol% or more and less than 70 mol%, the noise absorption characteristics in the quasi-millimeter wave band and the millimeter wave band are good. This is because a change in noise absorption characteristics remains due to slight fluctuations in the content of Fe 2 O 3 , which makes it difficult to design the chip-type noise filter 20.

一方、Feの含有量を95mol%以下とするのは、95mol%を超えると、整形時の圧力によっては焼結させることが困難になり、良好なノイズ吸収特性が得られなかったり、歩留まりが低下したりするからである。 On the other hand, if the content of Fe 2 O 3 is 95 mol% or less, if it exceeds 95 mol%, it becomes difficult to sinter depending on the pressure during shaping, and good noise absorption characteristics cannot be obtained, This is because the yield decreases.

また、その残部にNiOを含有させたのは、NiOを全く含まない場合は、磁性体11の体積固有抵抗値が上昇し、良好なノイズ吸収特性が得られないとともに、低温で焼結させることが困難になるからである。   In addition, when NiO is not contained at all, the volume resistivity of the magnetic body 11 is increased and good noise absorption characteristics cannot be obtained and sintering is performed at a low temperature. This is because it becomes difficult.

磁性体11の結晶粒径としては、平均値で1.0μm〜100μmの範囲であることが好ましく、さらに1.0〜20μmの範囲がより好ましい。結晶粒径が上記範囲以外になると、磁性体11の強度が低下して加工時や実装時に割れを生じたり、良好なノイズ吸収特性が得られなかったりするからである。   The average grain size of the magnetic body 11 is preferably in the range of 1.0 to 100 μm, and more preferably in the range of 1.0 to 20 μm. This is because, if the crystal grain size is outside the above range, the strength of the magnetic body 11 is lowered, causing cracks during processing or mounting, and good noise absorption characteristics cannot be obtained.

また、磁性体11の気孔率としては、0.5%以下であることが好ましい。気孔率が0.5%を超えると、伝送線路12、13の表面平滑性が損なわれ、実装時の半田濡れ性やワイヤボンディング性が低下するからである。また、チップ型ノイズフィルタ20の製造工程において使用される研削液やワックス等の洗浄が困難となるからである。   Further, the porosity of the magnetic body 11 is preferably 0.5% or less. This is because if the porosity exceeds 0.5%, the surface smoothness of the transmission lines 12 and 13 is impaired, and solder wettability and wire bonding properties during mounting are deteriorated. In addition, it is difficult to clean the grinding fluid or wax used in the manufacturing process of the chip-type noise filter 20.

なお、信号線路12、13の材質は電気抵抗や磁性材料との密着性等を考慮すると、Au、Ag、Pt、Ti、Al、Sn、Zn、Pd、Cu、Ni、Fe等の金属、及びこれらを含む合金を使用することが好ましく、1層または2層以上の構成としても構わない。   The signal lines 12 and 13 are made of metal such as Au, Ag, Pt, Ti, Al, Sn, Zn, Pd, Cu, Ni, and Fe in consideration of electrical resistance and adhesion with a magnetic material. It is preferable to use an alloy containing these, and the structure may be one layer or two or more layers.

次に、本発明の磁性体11は、以下の方法によって作製される。   Next, the magnetic body 11 of the present invention is manufactured by the following method.

先ず、Fe50mol%以上の原料粉末及びNiOの原料粉末を、水とともにボールミルまたはビーズビルに投入調合した後、6〜10時間湿式混合を行うことで、所定の粘性を有するスラリーを得る。 First, the raw material powder of Fe 2 O 3 50mol% or more of the raw material powder and NiO, after turning formulated into a ball mill or bead building with water, by performing 6-10 hours wet mixed to obtain a slurry having a predetermined viscosity .

ここで、Fe原料粉末やNiO原料粉末をボールミルまたはビーズビルに投入調合する際、本発明の範囲内において公知の硬化剤、硬化助剤、可塑剤、分散剤、離型剤、着色剤、増量剤(無機材)を少量添加しても何ら差し支えない。 Here, when Fe 2 O 3 raw material powder or NiO raw material powder is charged and prepared in a ball mill or bead building, known curing agents, curing aids, plasticizers, dispersants, mold release agents, coloring agents within the scope of the present invention. There is no problem even if a small amount of an agent or a bulking agent (inorganic material) is added.

また、焼結性確保のため、平均粒径1μm以下、好ましくは0.85μm以下のFe原料粉末やNiO原料粉末を用いることが好ましい。 In order to ensure sinterability, it is preferable to use Fe 2 O 3 raw material powder or NiO raw material powder having an average particle size of 1 μm or less, preferably 0.85 μm or less.

さらに、より低圧での成形を可能にするという観点から、ZnO,CuO,Biの少なくとも一種の原料粉末を添加することが好ましく、その添加量の合計が5〜10mol%であることが特に好適であり、このようにすることで、成形に用いる装置のコスト低減を計ることができ、複雑な形状の磁性体11を作製することもできるようになる。 Furthermore, from the viewpoint of enabling molding at a lower pressure, it is preferable to add at least one raw material powder of ZnO, CuO, Bi 2 O 3 , and the total addition amount is 5 to 10 mol%. This is particularly suitable, and by doing so, it is possible to reduce the cost of the apparatus used for molding, and it is also possible to manufacture the magnetic body 11 having a complicated shape.

次に、噴霧乾燥機を用い、上記スラリーを乾燥、造粒した後、得られた造粒粉を所望の成形手段、例えば、粉末加圧成形法により、任意形状の成形体を得る。   Next, after drying and granulating the slurry using a spray dryer, the obtained granulated powder is obtained into a desired shape by, for example, a powder pressure molding method.

あるいは、上記スラリーを乾燥したものを700〜900℃程度で仮焼合成を行い、ボールミルやビーズミル等で粉砕し、噴霧乾燥機で再度乾燥させた後、所望の成形手段、例えば、粉末加圧成形法により、任意形状の成形体を作製してもよい。   Alternatively, the dried slurry is subjected to calcining synthesis at about 700 to 900 ° C., pulverized with a ball mill or bead mill, and dried again with a spray dryer, and then desired molding means, for example, powder pressure molding You may produce the molded object of arbitrary shapes by the method.

ここで、粉末加圧成形法を用いる場合、その成形圧は、例えば100〜300MPaとすればよい。   Here, when using the powder pressure molding method, the molding pressure may be, for example, 100 to 300 MPa.

そして、上記成形体を1000〜1400℃、保持時間0〜2時間で焼成した後、300〜500℃/時間で降温することで本発明の磁性体11が得られる。   And after baking the said molded object at 1000-1400 degreeC and holding time 0-2 hours, the magnetic body 11 of this invention is obtained by temperature-falling at 300-500 degreeC / hour.

こうして得られた磁性体11の表面に、例えば、真空蒸着法により下地層としてNi、表面保護層としてAuの膜を製膜して信号線路12を形成し、その後所定のチップサイズにダイシング機を用いて切断することにより、本発明のチップ型ノイズフィルタ10を得ることができる。   On the surface of the magnetic body 11 thus obtained, for example, a signal line 12 is formed by forming a film of Ni as a base layer and Au as a surface protective layer by a vacuum deposition method, and then a dicing machine is formed to a predetermined chip size. By using and cutting, the chip-type noise filter 10 of the present invention can be obtained.

さらに、チップ型ノイズフィルタ20の場合には、前記チップ型ノイズフィルタ10の信号線路12の形成に換えて、信号線路13を形成し、その後、所定のチップサイズに切断した後、Mo−Mn合金等からなる端子電極14、15を、電極ペースト中にディッピングして形成した後、所定の温度で焼き付ける等の方法で形成すればよく、必要に応じて電解メッキ等の方法でNi、更にAu等のメッキを施しても構わない。   Further, in the case of the chip type noise filter 20, the signal line 13 is formed instead of the signal line 12 of the chip type noise filter 10, and then cut into a predetermined chip size. The terminal electrodes 14 and 15 made of, for example, may be formed by dipping in an electrode paste and then baked at a predetermined temperature. If necessary, Ni, Au, etc. may be formed by a method such as electrolytic plating. The plating may be applied.

なお、端子電極14、15は図1(b)では磁性体11の両端部の全面に形成する形状で示したが、必ずしも本形状にこだわる必要はなく、両端部の一部、あるいは磁性体11の表面のみに形成するものであっても構わない。   In addition, although the terminal electrodes 14 and 15 were shown in the shape formed in the whole surface of the both ends of the magnetic body 11 in FIG.1 (b), it is not necessary to stick to this shape, and a part of both ends, or the magnetic body 11 is not necessarily required. It may be formed only on the surface.

また、前述のチップサイズに切断する場合、あらかじめ磁性体11に個片分割用のV溝を形成しておき、薄膜法、あるいは厚膜印刷法等の方法により信号線路12、13を形成したのち、V溝に沿って個片に分割してもよい。   Further, when cutting into the above chip size, V-grooves for dividing the magnetic material 11 are formed in advance, and the signal lines 12 and 13 are formed by a thin film method or a thick film printing method. , And may be divided into individual pieces along the V-groove.

つぎに、図2に本発明のチップ型ノイズフィルタの別の形態のそれぞれ一例を斜視図で示す。   Next, FIG. 2 is a perspective view showing an example of another embodiment of the chip type noise filter of the present invention.

図2(a)は角柱状の磁性体16の内部を貫通して信号線路17を形成したチップ型ノイズフィルタ30を示し、図2(b)は板状の導体を信号線路19として、上下方向から挟み込むように磁性体18(18a、18b)を密着させることにより作製したチップ型ノイズフィルタ40である。   2A shows a chip-type noise filter 30 in which a signal line 17 is formed by penetrating the inside of a prismatic magnetic body 16, and FIG. 2B shows a plate-shaped conductor as a signal line 19 in the vertical direction. It is the chip type noise filter 40 produced by sticking the magnetic body 18 (18a, 18b) so that it may be pinched | interposed from.

これらのチップ型ノイズフィルタ30、40はともに信号線路17、19をそれぞれ囲むように磁性体16、18を形成してあることから、信号線路17、19を流れるノイズは、図1(a)、(b)のチップ型ノイズフィルタ10、20に比べてより効果的に磁性体16、18に吸収することができる。   Since these chip type noise filters 30 and 40 are formed with magnetic bodies 16 and 18 so as to surround the signal lines 17 and 19, respectively, the noise flowing through the signal lines 17 and 19 is shown in FIG. As compared with the chip-type noise filters 10 and 20 of (b), the magnetic bodies 16 and 18 can absorb more effectively.

この磁性体16、18においても、前記磁性体11と同様にFeを主成分とし、残部にNiOを含有する焼結体とすることが重要である。 In the magnetic bodies 16 and 18 as well, it is important to make the sintered body containing Fe 2 O 3 as a main component and NiO in the remainder, like the magnetic body 11.

さらに、磁性体16を作製するには、前記磁性体11の場合と同様にして、セラミックの一般的な粉末加圧成形法などにより、中央部に貫通穴を有した角柱状の成形体を得た後、
1000〜1400℃、保持時間0〜2時間で焼成した後、300〜500℃/時間で降温して作製すればよく、この後、信号線路17となる導体を挿入して接合するか、ペースト状の導体を充填した後、熱処理して信号線路17を形成し、チップ型ノイズフィルタ30としてもよい。
Furthermore, in order to manufacture the magnetic body 16, a prismatic shaped body having a through hole in the central portion is obtained by a general powder pressure molding method of ceramic in the same manner as in the case of the magnetic body 11. After
After baking at 1000 to 1400 ° C. and holding time of 0 to 2 hours, the temperature may be lowered at 300 to 500 ° C./hour, and then a conductor to be the signal line 17 is inserted and bonded or pasty After the conductor is filled, the signal line 17 is formed by heat treatment, and the chip noise filter 30 may be formed.

また、チップ型ノイズフィルタ40などの場合には、予め薄板状の導体を信号電極19とし、磁性体18a、18bで上下方向から挟み込むように密着させて接合し、チップ型ノイズフィルタ40としてもよく、さらには、磁性体18a、18bのどちらか少なくとも一方側に信号電極19となるペースト状の導体を印刷等により形成しておいて、前記磁性体18a、18bを信号電極19が内側となるように合わせた後、熱処理して接合してもよい。   Further, in the case of the chip type noise filter 40 or the like, the thin plate conductor may be used as the signal electrode 19 in advance, and the magnetic members 18a and 18b may be closely attached so as to be sandwiched from above and below to form the chip type noise filter 40. Further, a paste-like conductor to be the signal electrode 19 is formed on at least one of the magnetic bodies 18a and 18b by printing or the like, and the magnetic bodies 18a and 18b are arranged so that the signal electrode 19 is on the inside. May be joined by heat treatment.

つぎに、本発明のチップ型ノイズフィルタを用いた半導体パッケージについて、前記チップ型ノイズフィルタ10を例に説明する。   Next, a semiconductor package using the chip type noise filter of the present invention will be described by taking the chip type noise filter 10 as an example.

図3は本発明の半導体パッケージを示す横断面図である。(なお、図中、図1と同部位は同符号で示す。)半導体素子51は、例えばGa−As化合物からなり、セラミック基板53上に設けられたアイランドパターン上に共晶マウント法等の方法により固定されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the semiconductor package of the present invention. (In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.) The semiconductor element 51 is made of, for example, a Ga—As compound, and a method such as a eutectic mounting method on an island pattern provided on the ceramic substrate 53. It is fixed by.

高周波信号の入出力は外部配線用リード54とパッケージ基板61上に形成された電極56とボンディングワイヤ61を介して半導体素子51と接続されている。   The input / output of the high frequency signal is connected to the semiconductor element 51 through the external wiring lead 54, the electrode 56 formed on the package substrate 61, and the bonding wire 61.

バイアス電圧入力用の外部配線用リード55は、電極57、ボンディングワイヤ59を介して、チップ型ノイズフィルタ10に接続され、更にボンディングワイヤ60を介して半導体素子51に接続されている。   The external wiring lead 55 for bias voltage input is connected to the chip-type noise filter 10 via the electrode 57 and the bonding wire 59, and further connected to the semiconductor element 51 via the bonding wire 60.

半導体パッケージ50の内部空間62は、金属板からなるリッド(不図示)にて気密封止されることにより、耐湿性、耐ガス性に劣る半導体素子51を保護している。   The internal space 62 of the semiconductor package 50 is hermetically sealed with a lid (not shown) made of a metal plate, thereby protecting the semiconductor element 51 having poor moisture resistance and gas resistance.

ここで、本発明のチップ型ノイズフィルタ10を半導体パッケージ内に配置することにより、高周波信号入出力用の電極56、ボンディングワイヤ61、半導体素子51およびそれらの接続部から放射される高周波のノイズがパッケージケース52の側壁部やリッド(不図示)の内部空間面にて多重反射した結果、バイアス電圧用の配線部に侵入する高周波のノイズを吸収し、半導体素子51の動作を安定化させることが可能となる。   Here, by arranging the chip-type noise filter 10 of the present invention in a semiconductor package, high-frequency noise radiated from the electrode 56 for high-frequency signal input / output, the bonding wire 61, the semiconductor element 51, and their connecting portions is reduced. As a result of multiple reflections on the side wall portion of the package case 52 and the internal space surface of the lid (not shown), high frequency noise entering the wiring portion for bias voltage is absorbed, and the operation of the semiconductor element 51 can be stabilized. It becomes possible.

さらに、チップ型ノイズフィルタ10は、磁性体がFeを主成分とし、その残部にNiOを含有する焼結体としてあることにより、パッケージ製造工程や使用環境での温度上昇時にアウトガスが発生しないため、従来の樹脂やゴム等を用いたチップ型ノイズフィルタと比較してアウトガスの発生を大幅に削減することが可能となり、半導体素子51の信頼性を向上させることが可能となる。 Further, the chip-type noise filter 10 is a sintered body containing a magnetic material containing Fe 2 O 3 as a main component and NiO in the remainder, and thus outgas is generated when the temperature rises in a package manufacturing process or a use environment. Therefore, outgas generation can be significantly reduced as compared with a chip-type noise filter using a conventional resin or rubber, and the reliability of the semiconductor element 51 can be improved.

本発明の実施例を図1(a)のチップ型ノイズフィルタ10を用いた場合に基づいて説明する。   An embodiment of the present invention will be described based on the case where the chip type noise filter 10 of FIG.

まず、磁性体11を、以下の方法によって作製した。   First, the magnetic body 11 was produced by the following method.

まず、FeおよびNiOの原料粉末が表1に示す比率になるように秤量したものを出発原料とした。この出発原料を水とともにボールミルに投入、調合した後、8時間湿式混合を行うことで、所定の粘度を有するスラリーを得た。 First, what was weighed so that the raw material powders of Fe 2 O 3 and NiO were in the ratio shown in Table 1 was used as the starting material. This starting material was put into a ball mill together with water and prepared, and then wet mixing was performed for 8 hours to obtain a slurry having a predetermined viscosity.

次に、噴霧乾燥機(スプレードライヤー)を用い、上記スラリーを乾燥、造粒した後、得られた造粒粉を粉末加圧成形法により、成形圧力100MPaで成形することで成形体を得た。   Next, after drying and granulating the slurry using a spray dryer (spray dryer), the resulting granulated powder was molded at a molding pressure of 100 MPa by a powder pressure molding method to obtain a molded body. .

そして、上記成形体を空気中1300℃の雰囲気で焼成することにより、磁性体11を得た。   And the magnetic body 11 was obtained by baking the said molded object in the atmosphere of 1300 degreeC in the air.

さらに、得られた磁性体11の一方の主面に薄膜法により下地Ni、表面層Auの信号線路12を形成したのち、ダイシング機を用いて所定の個片形状に切断して、チップ型ノイズフィルタ10を得た。   Further, after forming the signal line 12 of the base Ni and the surface layer Au on one main surface of the obtained magnetic body 11 by a thin film method, it is cut into a predetermined individual shape using a dicing machine, and chip-type noise is obtained. A filter 10 was obtained.

まず、磁性体11のFeおよびNiOの含有量の最適範囲を検証するために、それぞれの含有量を変化させた磁性体11を用いてチップ型ノイズフィルタを作製し、高周波の電気信号に対する吸収量を検証した。 First, in order to verify the optimum range of the content of Fe 2 O 3 and NiO in the magnetic body 11, a chip-type noise filter is manufactured using the magnetic body 11 in which each content is changed, and a high-frequency electric signal The amount of absorption was verified.

吸収量は、チップ型ノイズフィルタ10の信号線路12の両端に、ネットワークアナライザのポート1、ポート2を、同軸ケーブルおよびコンタクトプローブを介して接続し、100MHz〜40GHzにおける電力透過係数S21を測定し、吸収量とした。   The amount of absorption is measured by connecting the port 1 and port 2 of the network analyzer to both ends of the signal line 12 of the chip-type noise filter 10 via a coaxial cable and a contact probe, and measuring the power transmission coefficient S21 at 100 MHz to 40 GHz. Absorption amount.

ここで、100MHzにおける吸収量が0.01dB以下であり、且つ10GHz以上における吸収量が0.5dB以上である物を可として○、100MHzにおける吸収量が0.01dB以下であり、且つ10GHz以上における吸収量が2.0dB以上である物を可として◎、100MHzにおける吸収量が0.01dB以下であり、且つ10GHz以上における吸収量が0.5dB未満である物を不可として×とした。   Here, the absorption amount at 100 MHz is 0.01 dB or less, and the absorption amount at 10 GHz or more is 0.5 dB or more. The absorption amount at 100 MHz is 0.01 dB or less, and at 10 GHz or more. An object having an absorption amount of 2.0 dB or more was evaluated as “◎”, and an object having an absorption amount at 100 MHz of 0.01 dB or less and an absorption amount at 10 GHz or more of less than 0.5 dB was determined as “bad”.

さらに、図3に示すように、本発明のチップ型ノイズフィルタ10と、半導体素子51を、それぞれAu−Sn合金によるろう付けおよび共晶マウント法にてセラミック基板53上に固定し、ボンディングワイヤ58、59、60にて外部配線用リード54、55までを接続し、さらに金属板からなるリッド(不図示)をシーム溶接法にて接合してパッケージ52の内部空間62を気密封止して、半導体パッケージ50を得た。   Further, as shown in FIG. 3, the chip-type noise filter 10 of the present invention and the semiconductor element 51 are fixed on a ceramic substrate 53 by an Au—Sn alloy brazing and a eutectic mounting method, respectively, and a bonding wire 58 59, 60 to external wiring leads 54, 55, and a lid (not shown) made of a metal plate is joined by a seam welding method to hermetically seal the internal space 62 of the package 52, A semiconductor package 50 was obtained.

そして、得られた半導体パッケージ50を、150℃、2000時間の信頼性試験に投入し、半導体パッケージ50の内部空間の有機ガス発生の有無をガスクロマトグラフにて測定した。   Then, the obtained semiconductor package 50 was put into a reliability test at 150 ° C. for 2000 hours, and the presence or absence of organic gas generation in the internal space of the semiconductor package 50 was measured by a gas chromatograph.

そして、以上の結果をもとに、半導体パッケージ50としての総合評価が不良のものを×、良好なものを○、特にすぐれたものを◎とした。   Based on the above results, the overall evaluation as a semiconductor package 50 was evaluated as “poor”, the good one as “good”, and the particularly excellent one as “good”.

なお、表中の試料No.に付記した*印は本発明の範囲外を示し、また、比較例は従来の方法に基づき、本発明のFeを主成分とし、その残部にNiOを含有する焼結体を用いずに、ゴム+パーマロイを用いた場合を示す。 In addition, sample No. in a table | surface. * Indicates outside the scope of the present invention, and the comparative example is based on the conventional method and does not use a sintered body containing the Fe 2 O 3 of the present invention as the main component and NiO in the remainder. Shows the case of using rubber + permalloy.

結果を表1に示す。

Figure 2005123390
The results are shown in Table 1.
Figure 2005123390

この結果、本発明の範囲内であるチップ型ノイズフィルタを用いた(No.2〜No.9)では、100MHzにおける減衰が0.01dB以下と極めて小さいと同時に、10GHz以上の、いわゆる準ミリ波、ミリ波帯域におけるノイズに対する減衰量が、0.5dB以上であり、本発明のチップ型ノイズフィルタとして好適に使用することができ、これを用いた半導体パッケージにおいても、比較例にくらべ、工程中および使用環境下でのアウトガスの発生がなく、すぐれたノイズ吸収特性を示すことが判る。   As a result, in the case of using the chip type noise filter within the scope of the present invention (No. 2 to No. 9), the attenuation at 100 MHz is extremely small as 0.01 dB or less, and at the same time, a so-called quasi-millimeter wave of 10 GHz or more. The attenuation amount for noise in the millimeter wave band is 0.5 dB or more, and can be suitably used as the chip-type noise filter of the present invention. Even in a semiconductor package using the same, it is in process compared to the comparative example. In addition, it can be seen that there is no outgassing under the usage environment and that the noise absorbing characteristics are excellent.

これに対し、本発明の範囲外の試料(No.1、No.10)では、ノイズ吸収特性に劣り、10GHz以上の、準ミリ波、ミリ波帯域のノイズに対する減衰量が0.5dB以下と小さく、本発明のチップ型ノイズフィルタ10として使用することが出来ない。   On the other hand, the samples (No. 1, No. 10) outside the scope of the present invention are inferior in noise absorption characteristics and have an attenuation of 0.5 dB or less with respect to 10 GHz or more quasi-millimeter wave and millimeter wave band noise. It is small and cannot be used as the chip type noise filter 10 of the present invention.

さらには、Feの含有量を70〜95%の範囲とすることで、ノイズの減衰量がFeの含有量の変化に対して安定した領域で製造することが可能となり、製造条件管理が容易になると共に、磁性体として安定した特性が得られるため、歩留まりが向上し、さらにチップ型ノイズフィルタの設計が容易になるため好都合であることが判る。 Furthermore, by making the content of Fe 2 O 3 in the range of 70 to 95%, it becomes possible to manufacture in a region where the attenuation amount of noise is stable with respect to the change in the content of Fe 2 O 3 , It can be seen that the manufacturing conditions can be easily managed and stable characteristics can be obtained as a magnetic material, so that the yield is improved and the design of the chip-type noise filter is facilitated, which is advantageous.

また、このようにして得られたチップ型ノイズフィルタは、気密封止空間に半導体素子等を実装した半導体パッケージ内部に使用して高周波ノイズを吸収抑制するために使用することができ、温度上昇時にアウトガスの発生が無いため、半導体素子の劣化を防ぎ、半導体パッケージの信頼性を向上させることが可能となる。   In addition, the chip type noise filter obtained in this way can be used inside a semiconductor package in which a semiconductor element or the like is mounted in a hermetically sealed space and can be used for absorbing and suppressing high frequency noise. Since no outgas is generated, deterioration of the semiconductor element can be prevented and the reliability of the semiconductor package can be improved.

本発明は、特に高速の情報通信および高周波計測用に使用される電子回路および光素子パッケージ並びに高周波回路パッケージ利用でき、その結果、各種電子回路およびパッケージの特性および信頼性を向上させることが可能となるものである。   The present invention can be used particularly for electronic circuits and optical element packages and high-frequency circuit packages used for high-speed information communication and high-frequency measurement, and as a result, the characteristics and reliability of various electronic circuits and packages can be improved. It will be.

(a)、(b)は本発明のチップ型ノイズフィルタを示す斜視図である。(A), (b) is a perspective view which shows the chip-type noise filter of this invention. (a)、(b)は本発明のチップ型ノイズフィルタの他の実施形態を示す斜視図である。(A), (b) is a perspective view which shows other embodiment of the chip-type noise filter of this invention. 本発明の半導体パッケージを示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing a semiconductor package of the present invention. 従来のチップ型ノイズフィルタの等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a conventional chip type noise filter.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、30、40・・・・・・・・チップ型ノイズフィルタ
11、16、18、18a、18b・・・磁性体
12、17、19・・・・・・・・・・・信号線路
13、14、15・・・・・・・・・・・端子電極
50・・・・・半導体パッケージ
51・・・・・半導体素子
52・・・・・パッケージケース
53・・・・・セラミック基板
54、55・・外部配線用リード
56、57・・電極
58、59、60・・・ボンディングワイヤ
61・・・・・パッケージ基板
10, 20, 30, 40... Chip type noise filter 11, 16, 18, 18a, 18b... Magnetic body 12, 17, 19. Lines 13, 14, 15 ... Terminal electrode 50 ... Semiconductor package 51 ... Semiconductor element 52 ... Package case 53 ... Ceramic Substrate 54, 55 .. External wiring lead 56, 57 .. Electrode 58, 59, 60 ... Bonding wire 61 ... Package substrate

Claims (4)

導体からなる信号線路と、該信号線路に密着するように配設された磁性体とを有するチップ型ノイズフィルタにおいて、前記磁性体は、Feを主成分とし、その残部にNiOを含有する焼結体からなることを特徴とするチップ型ノイズフィルタ。 In a chip-type noise filter having a signal line made of a conductor and a magnetic body disposed so as to be in close contact with the signal line, the magnetic body contains Fe 2 O 3 as a main component and NiO in the remainder A chip-type noise filter comprising a sintered body. 前記磁性体は、Feの含有量が70〜95mol%であることを特徴とする請求項1に記載のチップ型ノイズフィルタ。 2. The chip-type noise filter according to claim 1, wherein the magnetic substance has a content of Fe 2 O 3 of 70 to 95 mol%. Feを主成分とし、その残部にNiOを含有する磁性体を作製する工程と、前記磁性体に導体からなる信号線路を形成する工程と、前記磁性体を所定の個片寸法に分割する工程とを含むことを特徴とする請求項1乃至2の何れかに記載のチップ型ノイズフィルタの製造方法。 A step of producing a magnetic body containing Fe 2 O 3 as a main component and NiO in the remainder, a step of forming a signal line made of a conductor on the magnetic body, and dividing the magnetic body into predetermined individual dimensions The method for manufacturing a chip-type noise filter according to claim 1, further comprising a step of: 半導体素子が気密封止された内部空間に請求項1乃至2の何れかに記載のチップ型ノイズフィルタを配置したことを特徴とする半導体パッケージ。 3. A semiconductor package, wherein the chip noise filter according to claim 1 is disposed in an internal space in which a semiconductor element is hermetically sealed.
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