JP2009272510A - Ｉｃパッケージの実装構造、その製造方法およびそのためのシートキャパシタ - Google Patents

Abstract

【課題】汎用のプリント基板やＩＣパッケージを用いた場合であっても、高周波ノイズの軽減やＩＣの高速動作の安定化といったバイパスコンデンサの作用を充分に発揮させることができるＩＣパッケージの実装構造を提供すること。
【解決手段】ＩＣチップがパッケージされてなるＩＣパッケージと、該ＩＣパッケージが実装されているプリント基板と、ＩＣチップとプリント基板とを電気的に接続するリードと、シートキャパシタとを備え、シートキャパシタはＩＣパッケージの外側表面に配置され、シートキャパシタの電極端子は上記リードまたはＩＣチップの接続端子と電気的に接続されている、ＩＣパッケージの実装構造。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣパッケージの実装構造、その製造方法およびそのためのシートキャパシタに関する。

多くの電子機器において、プリント基板等の種々の回路基板上に電子部品が表面実装される。電子部品の電源ラインから生じる高周波ノイズを低減するために、電子部品の所定の端子ピンはバイパスコンデンサへと接続されている。従来、電子部品が実装された回路基板上において、チップコンデンサの一方の電極端子と電子部品の端子ピンとが接続され、チップコンデンサの他方の電極端子が接地されていた。

アナログ回路であってもデジタル回路であっても、ＩＣパッケージなどといった半導体装置の近傍にはバイパスコンデンサとしてのチップコンデンサが配置されて、この半導体装置に供給される電源を安定化し、そして、該電源のインピーダンスを低減させることが指向されている。こういったチップ型のコンデンサは、通常は、パターンが形成されたプリント回路基板上に、半田接続によって実装される。このようなチップ部品と半導体装置とは極力短い距離で配置すべきである。しかし、チップ部品の大きさや、他の必要な電子部品の存在に起因して、チップコンデンサを半導体装置の近傍に配置し難しい場合もある。その場合には、配線に起因して寄生インダクタンスが生じるため、所望されるノイズ軽減効果が得難くなる。

特許文献１によれば、複合コンデンサ基板が予め搭載されたベース基板が用いられる。特許文献２および３によれば、コンデンサを内蔵した特殊な構造をもつキャリア基板を備えたパッケージ集積回路が提供される。特許文献４によれば、コンデンサ素子が形成されたシート状基板が用いられる。特許文献５によれば、複数の半導体チップの間にキャパシタが挿入されてなる積層型半導体装置が提供される。特許文献６には、半導体素子およびバイパスコンデンサをパッケージ内に組み込むことが開示されている。このように、従来技術においては、特殊な構成をもつ基板または特殊な構成をもつＩＣパッケージ（半導体装置）によって、電気的ノイズの軽減が図られていた。
特開平１１−２１４５７８号公報 特開２０００−３４９２０５号公報 特開２００１−７７２２５号公報 特開２００５−１４９７７８号公報 特開２００５−２４４０６８号公報 特開２００６−１９５９６号公報

上述のとおり、従来技術によれば、特殊な形態のプリント基板やＩＣパッケージを用いることが指向されていた。本発明では、汎用のプリント基板やＩＣパッケージを用いた場合であっても、高周波ノイズの軽減やＩＣの高速動作の安定化といったバイパスコンデンサの作用を充分に発揮させることができるＩＣパッケージの実装構造を提供することを課題とする。

本発明者は、バイパスコンデンサとして後述するシートキャパシタを用いることによって上述の課題を解決し得ることを見出して、以下の特徴をもつ本発明を完成した。
（１）ＩＣチップがパッケージされてなるＩＣパッケージと、該ＩＣパッケージが実装されているプリント基板と、ＩＣチップとプリント基板とを電気的に接続するリードと、シートキャパシタとを備え、シートキャパシタはＩＣパッケージの外側表面に配置され、シートキャパシタの電極端子は上記リードまたはＩＣチップの接続端子と電気的に接続されているＩＣパッケージの実装構造。
（２）シートキャパシタが接着剤によってＩＣパッケージの外側表面に接着されている上記（１）の実装構造。
（３）ＩＣパッケージがシングルラインパッケージであり、ＩＣパッケージのリードが設けられていない縁部においてシートキャパシタが折り返されて該シートキャパシタがＩＣパッケージを挟むようにＩＣパッケージの相対する２面に少なくとも配置されている、上記（１）または（２）の実装構造。
（４）シートキャパシタの電極端子がコの字形状であり、コの字形状の外側に絶縁物が形成されていて、前記のコの字形状の電極端子によって上記リードを挟むようにして電極端子とリードとが接続されている、上記（１）〜（３）のいずれかの実装構造。
（５）少なくとも一方の面に接着剤層を有し、前記接着剤層を介してＩＣパッケージの外側表面に接着することができる、ＩＣパッケージのバイパスコンデンサ用のシートキャパシタ。
（６）当該シートキャパシタの電極端子がコの字形状でありその外側に絶縁物が形成されていて、前記のコの字形状の電極端子はＩＣパッケージから伸びるリードを挟むようにして該リードと電気的に接続し得る、上記（５）のシートキャパシタ。
（７）（ｉ）ＩＣチップをパッケージしてなるＩＣパッケージの外側表面に、上記（５）または（６）のシートキャパシタを、該シートキャパシタに設けられた上記接着剤層を介して接着し、（ｉｉ）シートキャパシタが接着されたＩＣパッケージをプリント基板に実装し、（ｉｉｉ）ＩＣチップと配線基板とをリードを介して電気的に接続し、さらに、（ｉｖ）シートキャパシタの電極端子を上記リードと電気的に接続するＩＣパッケージの実装構造の製造方法。

本発明によれば、既存のまたは汎用のＩＣパッケージおよびプリント基板を用いて、ＩＣパッケージとバイパスコンデンサとを互いに近傍に配置することができ、結果として、寄生インダクタンスが小さくなるので、ＩＣにおける動作帯域幅といった電気特性の劣化が起こり難く、広帯域にわたって電源ラインのインピーダンスを低くすることができ結果としてＩＣへの悪影響を低減できる。特に、本発明によれば、特殊な形状や材料のＩＣパッケージやプリント基板を特に必要とせずに、特性の改善をはかることができる。

図１は本発明の実装構造の模式図である。本発明は図示された態様には限定されない。
プリント基板４に実装されているＩＣパッケージ２は、リード３によって、プリント基板４の配線パターン４１と接続されている。図１に示されるように、シートキャパシタ１はＩＣパッケージ２がプリント基板４へ向かい合う面に貼り付けられていてもよい。シートキャパシタ１の電極端子１１がリード３と電気的に接続されている。

本発明では、ＩＣパッケージ２およびプリント基板４の形態などは特に制限はなく、既存品あるいは汎用品などをそのまま用いてもよい。ＩＣパッケージ２は、特定の機能を果たす集積回路部材を絶縁部材でパッケージしてなる電子部品であり、前記集積回路部材をＩＣチップと表記する。ＩＣチップを収容する絶縁部材、すなわちパッケージング部材は、一般にはセラミックスや有機樹脂などで作られており、材料は特に制限されない。プリント基板４は電子機器を構成するために各々の電子部品が実装されるスペースを提供するとともに各電子部品間を電気的に接続するために形成された導電材料による配線パターン４１を有している。本発明ではプリント基板４の材料や形状に特に制限はない。本発明では、ＩＣパッケージ２内のＩＣチップとプリント基板４とはリード３を用いて電気的に接続される。リード３は導電性を呈する材料からなるワイヤであれば特に限定されない。

本発明では、バイパスコンデンサとしてシートキャパシタが用いられる。シートキャパシタは誘電体層と該誘電体層を挟む２層の導電体層とを少なくとも有し、この２層の導電体層間は互いに電気的に絶縁されている。シートキャパシタは、導電体層に電気的に接続する電極端子を備える。バイパスコンデンサの電極端子は、一般的には、電源端子および接地端子（ＧＮＤ）などとして用いられる。

図２はシートキャパシタの分解図である。シートキャパシタは図示された態様に限定されない。図２において、白抜き矢印の下側には、導電体層１２および誘電体層１３が交互に積層される様子が示される。導電体層１２からは電極端子１１が伸びている。図２において、白抜き矢印の上側には、各層を積層して得られたシートキャパシタ１が示されている。シートキャパシタ１は、典型的には、薄い板状である。シートキャパシタ１は２層以上の導電体層１２を有していてもよいし、３層以上の誘電体層１３を有していてもよい。

図３および図４は、シートキャパシタ１の実施形態の断面図である。これらの図面に示すように、導電体層１２と誘電体層１３とは一般的なキャパシタにおいてみられる積層構造を任意に取り入れてよい。シートキャパシタ１全体の厚さは特に制限はなく、高い機械的強度と高いフレキシビリティと小型化とを考慮すると、好ましくは３０μｍ〜５００μｍであり、より好ましくは５０μｍ〜２００μｍである。

シートキャパシタ１の誘電体層１３の具体的態様としては、焼成されたセラミック層、硬化した樹脂マトリクスおよび該マトリクス中に分散したセラミック粒子を含む層、セラミック粒子および金属粒子を分散させた樹脂マトリックス層、金属粒子を分散させた樹脂マトリックス層、などが挙げられる。シートキャパシタ１全体のフレキシビリティを高める観点からは、誘電体層１３は、好ましくは、硬化した樹脂粒子、セラミック粒子または金属粒子を分散させた樹脂層である。誘電体層１３の厚さは特に制限はなく、シートキャパシタ１全体の厚さなどを考慮して、好ましくは０．１μｍ〜２００μｍであり、より好ましくは０．５μｍ〜５０μｍである。

シートキャパシタ１の導電体層１２の具体的態様としては、金属層、金属粒子および／または炭素粒子を分散させた樹脂層、などが挙げられる。金属層としては、銅層、ニッケル層、ステンレス層、スズ層、亜鉛層、およびこれらの合金からなる層、などが挙げられる。

シートキャパシタ１の電極端子１１は、外部との電流の出し入れができるように構成されていれば、材料や形状は特に限定されない。この電極端子１１は、シートキャパシタ１の導電体層１２の一部がシートキャパシタ１の外部方向へ突出して形成されていてもよい。図８には、シートキャパシタ１の一実施形態の平面図が示されている。図８に示すシートキャパシタ１は、最上面に絶縁体(誘電体)層１３が形成されていて、その一部が削り取られることによって導電体層１２の一部が露出している。このように露出した導電体層１２の一部を電極端子１１として用いてもよい。

本発明では、シートキャパシタ１はＩＣパッケージ２の外側表面に配置される。シートキャパシタ１が配置されるのはＩＣパッケージ２の上側でもよいし下側でもよいし側方でもよいし、あるいはこれらの２つ以上でもよい。シートキャパシタ１はＩＣパッケージ２の外側の表面に直接に配置されていてもよいし、図示していない別の部材を介して配置されていてもよい。配置の態様としては、用時にシートキャパシタ１とＩＣパッケージ２との相対位置が実質的に変動しない程度にシートキャパシタ１とＩＣパッケージ２とが結びついていればよく、接着、粘着、融着などが例示される。好ましくは、シートキャパシタ１は接着剤層１４を介してＩＣパッケージ２の外側表面に接着している。好ましくは、シートキャパシタ１はプリント基板４に埋め込まれることなく、また、好ましくは、プリント基板４と一体とはならない。

別の観点からは、本発明では、少なくとも一方の面に接着剤層１４が設けられているシートキャパシタが、ＩＣパッケージのバイパスコンデンサ用のシートキャパシタとして提供される。このシートキャパシタ１は上記接着剤層１４を介してＩＣパッケージ２の外側表面にそのまま接着して使用することができる。なお、取り扱い性を考慮して、シートキャパシタ１の接着剤層１４の表面にさらに剥離性フィルムを貼付することができる。ここで、「ＩＣパッケージのバイパスコンデンサ用のシートキャパシタ」は、未だ接着されていない、つまり未実装のシートキャパシタを意味している。

本発明の実装構造を得るときには、好ましくは、ＩＣパッケージ２の外側表面に、シートキャパシタ１を配置し、しかる後に、シートキャパシタ１が配置されたＩＣパッケージ２をプリント基板４に実装する。ここで、シートキャパシタ１の少なくとも一方の面には、好ましくは接着剤層１４（図４に例示）が設けられていて、この接着剤層１４を介してシートキャパシタ１とＩＣパッケージ２とが接着される。ＩＣパッケージ２から伸びるリード３とシートキャパシタ１の電極端子１１とは、ＩＣパッケージ２をプリント基板４に実装する前に接続してもよいし、実装した後に接続してもよいし、実装と同時に接続してもよい。

本発明では、シートキャパシタ１の電極端子１１は、リード３と電気的に接続されている。電極端子１１とリード３との接続は特に限定はなく、半田による接続が例示される。シートキャパシタ１の電極端子１１は、リード３の代わりに、ＩＣチップの接続端子と電気的に接続されていてもよい。シートキャパシタ１の電極端子１１のうちの少なくとも一つがリード３と電気的に接続されていればよい。シートキャパシタ１の他の電極端子１１は接地されていてもよい。接地される電極端子１１は、ＩＣパッケージ２から伸びるリード３のうち接地されるリード３に接続していてもよい。

図５は配置する前のシートキャパシタ１とＩＣパッケージ２の模式図である。図５に示されるように、リード３および電極端子１１の位置を互いに合わせながら、シートキャパシタ１をＩＣパッケージ２に配置することが好ましい。

図６は、シートキャパシタの電極端子の形状の一例を示す。シートキャパシタ１の電極端子１１は、リード３との位置合わせや接続を容易にするために、コの字形状に加工され、その外側に絶縁物が形成されていてもよい。好ましくは、コの字形状における窪んだ部分（切欠）にてリード３を挟むように接続される。なお、コの字形状の外側とは、リード３との接続のために電極端子１１の一部が露出していることが必要な切欠の内側面以外の部分をいう。

図７はＩＣパッケージ２およびシートキャパシタ１の実施形態の模式図である。図７に示されるＩＣパッケージ２にはコの字状に折れ曲がったリード３が多数接続されている。図７に示されるシートキャパシタ１には２つの電極端子１１があり、シートキャパシタ１とＩＣパッケージ２とを貼り合わせたときに、所定のリード３と電極端子１１とが接触して電気的に接続するように構成されている。

図８はＩＣパッケージ２およびシートキャパシタ１の実施形態の模式図である。図８に示されるＩＣパッケージ２にはＳの字状に折れ曲がったリード３が多数接続されている。図８に示されるシートキャパシタ１は、シートから突出した電極端子１１を持たずに、シートキャパシタ１の最表面を構成する絶縁体（誘電体）層１３の一部を剥離することによって露出した導電体層が電極端子１１として用いられる。

図９はシートキャパシタ１が配置されたＩＣパッケージ２の実施形態の模式図である。図９に示されるＩＣパッケージ２は、シングルラインパッケージである。具体的には、このＩＣパッケージ２は概略として四角形状であり、その四角形の一辺にのみリード３が設けられている。図９（Ａ）では、リード３が設けられている一辺に対向する辺（ＩＣパッケージ２の縁部）において、シートキャパシタ１が約１８０°折り曲げられていて、その結果、シートキャパシタ１がＩＣパッケージ２を挟むようにしてＩＣパッケージ２の対向する２面に配置されている。図９（Ｂ）では、リード３が設けられている一辺と隣り合う一辺（ＩＣパッケージ２の縁部）において、シートキャパシタ１が約１８０°折り曲げられていて、その結果、シートキャパシタ１がＩＣパッケージ２を挟むようにしてＩＣパッケージ２の対向する２面に配置されている。

以下、実施例を用いて本発明をより詳しく説明するが、これらの例は本発明を何ら限定するものではない。

高誘電率セラミックス粒子を熱硬化性樹脂に分散して、該樹脂を半硬化させることによって、誘電体層１３の前駆体となる厚さ１０μｍのシートを得た。このシート３枚と、導電体層１２としての厚さ１８μｍの銅箔２枚とを交互に積層し（図２参照）、その後に、積層体を加熱して樹脂を硬化させることによってキャパシタシート１を得た。このキャパシタシート１と、図５に示すようなＩＣパッケージ２とを、キャパシタシート１の電極端子１１が所定のリード３に接触するようにして貼り合せた（図４参照）。その後、キャパシタシートを貼り合せたＩＣパッケージ２をプリント基板４に実装した。実装のときに、リード３をプリント基板４の所定の配線パターン４１へ半田接合し、このときに、リード３とシートキャパシタ１の電極端子１１とを半田接合した。

本発明の実装構造の模式図である。 シートキャパシタの分解図である。 シートキャパシタの実施形態の断面図である。 シートキャパシタの実施形態の断面図である。 シートキャパシタとＩＣパッケージの実施形態の模式図である。 シートキャパシタの電極端子の形状の一例を示す。 ＩＣパッケージとシートキャパシタの一実施形態の模式図である。 ＩＣパッケージとシートキャパシタの他の実施形態の模式図である。 シートキャパシタが配置されたＩＣパッケージの実施形態の模式図である。

符号の説明

１ シートキャパシタ
２ ＩＣパッケージ
３ リード
４ プリント基板
１１ 電極端子
１４ 接着剤層
４１ 配線パターン

Claims (7)

1. ＩＣチップがパッケージされてなるＩＣパッケージと、該ＩＣパッケージが実装されているプリント基板と、ＩＣチップとプリント基板とを電気的に接続するリードと、シートキャパシタとを備え、シートキャパシタはＩＣパッケージの外側表面に配置され、シートキャパシタの電極端子は上記リードまたはＩＣチップの接続端子と電気的に接続されている、ＩＣパッケージの実装構造。
2. シートキャパシタが接着剤によってＩＣパッケージの外側表面に接着されている請求項１に記載の実装構造。
3. ＩＣパッケージがシングルラインパッケージであり、ＩＣパッケージのリードが設けられていない縁部においてシートキャパシタが折り返されて該シートキャパシタがＩＣパッケージを挟むようにＩＣパッケージの相対する２面に少なくとも配置されている、請求項１または２に記載の実装構造。
4. シートキャパシタの電極端子がコの字形状であり、コの字形状の外側に絶縁物が形成されていて、前記のコの字形状の電極端子によって上記リードを挟むようにして電極端子とリードとが接続されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の実装構造。
5. 少なくとも一方の面に接着剤層を有し、前記接着剤層を介してＩＣパッケージの外側表面に接着することができる、ＩＣパッケージのバイパスコンデンサ用のシートキャパシタ。
6. 当該シートキャパシタの電極端子がコの字形状であり、コの字形状の外側に絶縁物が形成されていて、前記コの字形状の電極端子はＩＣパッケージから伸びるリードを挟むようにして該リードと電気的に接続し得る、請求項５に記載のシートキャパシタ。
7. （ｉ）ＩＣチップをパッケージしてなるＩＣパッケージの外側表面に、請求項５または６に記載のシートキャパシタを、該シートキャパシタに設けられた上記接着剤層を介して接着すること、（ｉｉ）シートキャパシタが接着されたＩＣパッケージをプリント基板に実装すること、（ｉｉｉ）ＩＣチップと配線基板とをリードを介して電気的に接続すること、ならびに、（ｉｖ）シートキャパシタの電極端子を上記リードと電気的に接続すること、を有するＩＣパッケージの実装構造の製造方法。
   

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