JP3074077B2 - 半導体パッケージ - Google Patents
半導体パッケージInfo
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Description
を用いた半導体パッケージに関する。
ハンドリング性の向上等を目的として、通常、プラスチ
ック材料やセラミックス材料等によってパッケージング
して使用されている。ところで、近年、半導体製造技術
の進歩により、半導体チップの高集積化や高速動作化が
急速に進んでいる。
て、 1素子当りの入出力信号数は年々増加する傾向にあ
ると共に、半導体チップからの発熱量も増大する傾向に
ある。このようなことから、半導体パッケージに対して
は、入出力信号数の増加への対応を図ると共に、放熱性
を高めることが強く望まれている。
すなわち動作周波数(システムクロック周波数)の高周
波化に伴って、パッケージ内での信号遅延を抑制するこ
とがより一層重要になってきている。また、半導体チッ
プの高速動作化により、タイミングエラー、クロストー
ク、反射/リンギング、グランドバウンス(同時スイッ
チングノイズ)等による誤動作が生じ易くなってきてい
るため、半導体パッケージにはこのような誤動作を防止
することが強く求められている。
体チップの高集積化や高速動作化に伴って、半導体パッ
ケージに対する要求特性は、入出力信号数の増加への対
応、高放熱性化、信号遅延の抑制、誤動作の防止等、年
々厳しくなってきている。例えば、信号遅延の抑制は、
パッケージ形状を小形化し、パッケージ内の配線長を低
減することにより対応可能である。また、各種電子機器
に対する小形化要請が強まっていることからも、半導体
パッケージ自体を小形化する必要性が高まってきている
が、単にパッケージを小形化したのでは、入出力信号数
の増加への対応や放熱性が犠牲になるおそれが大きい。
および内部配線長の短縮を可能にした上で、半導体チッ
プの高集積化や高速動作化に実用的に対応可能とした半
導体パッケージが強く求められている。すなわち、半導
体チップの高集積化に伴う入出力信号数の増加に対応さ
せた上で、パッケージを小形化して内部配線長を短縮す
ることができ、かつ半導体チップからの発熱量の増大に
対応し得る高放熱性を確保することが可能な半導体パッ
ケージが求められている。
れたもので、入出力信号数の増加への対応や高放熱性化
を図った上で、パッケージの小形化を可能にすると共
に、内部配線長を短縮して信号遅延を抑制することを可
能にした半導体パッケージを提供することを目的として
いる。
ジは、半導体チップが搭載されると共に、該半導体チッ
プに電気的に接続された配線パターンを有する窒化アル
ミニウム多層基板と、前記配線パターンと電気的に接続
されると共に、前記窒化アルミニウム多層基板の前記半
導体チップの搭載面と反対側の面に設けられた接続端子
とを具備し、前記窒化アルミニウム多層基板中の少なく
とも 1層は、信号配線層と電源層またはグランド層とが
混在されていることを特徴としている。
ルミニウム多層基板中の少なくとも 1層に、信号配線層
と電源層またはグランド層とを混在させて形成している
ため、窒化アルミニウム多層基板の層数を減少させるこ
とができる。また、熱伝導性に優れた窒化アルミニウム
多層基板を使用していると共に、パッケージ構造として
は接続端子を窒化アルミニウム多層基板の半導体チップ
搭載面と反対側の面に設けているため、入出力信号数の
増加への対応やパッケージとしての高放熱性化を達成し
た上で、パッケージを小形化することができる。このよ
うに、パッケージ形状の小形化および多層基板の層数の
減少を図ることによって、パッケージ内配線長を短縮化
することができることから、信号遅延を抑制することが
可能となる。よって、半導体チップの高速動作化に対し
て有効に対応することが可能となる。
て説明する。
ージの一実施例の構成をそれぞれ示す図である。これら
の図に示す半導体パッケージ1は、窒化アルミニウム多
層基板2の上面に、CMOSゲートアレイやECLゲー
トアレイ用等の半導体チップ3が搭載され、かつ窒化ア
ルミニウム多層基板2の下面側に、接続端子となる入出
力ピン4が接合されて構成されている。この実施例の半
導体パッケージ1は、特に 100個以上の入出力ピン4を
有し、かつ700MHz〜2GHzの範囲のシステムクロック周波
数で使用される場合に好適である。
5層の窒化アルミニウム層(2a、2b、2c、2d、
2e)を多層一体化することにより構成した多層配線基
板であり、各窒化アルミニウム層上には所定の配線パタ
ーンを有する、後述する内部配線層が設けられている。
このような窒化アルミニウム多層基板2は、例えば基板
自体(各窒化アルミニウム層)と内部配線層等となる導
電性物質とを同時焼成することにより作製される。
て、詳細に説明する。最上層の第1の窒化アルミニウム
層2a上には、チップ搭載部5と表面配線層6とが、例
えばスパッタ法や蒸着法等の薄膜形成技術によって形成
されている。この表面配線層6は、半導体チップ3との
電気的な接続部となる接続パッドと表面配線部とを有し
ている。接続パッドは、表面配線部の一方の端部に設け
られており、多方の端部は導電性物質が充填されたビア
ホール7に接続されている。
出力信号線の一部を引き回すための所定の配線パターン
を有する第1の信号配線層8が設けられている。この第
1の信号配線層8は、一端部が上記ビアホール7に接続
されており、他端部はビアホール9に接続されている。
この第2の窒化アルミニウム層2b上には、上記第1の
信号配線層8と共に、グランド層9が設けられている。
このグランド層9は、第1の信号配線層8の形成領域を
除いた部分に形成されている。
3、第4および第5の窒化アルミニウム層2b、2c、
2d、2eを介して、窒化アルミニウム多層基板2の下
面まで延設されている。また、第1の信号配線層8で引
き回されていない入出力信号線は、さらにビアホール
(7)により第4の窒化アルミニウム層2eまで延設さ
れている。また、上記第2の窒化アルミニウム層2b上
には、第1の信号配線層8とグランド層9とを混在させ
ているため、グランド層9の一部を第1の信号配線層8
中の各信号配線の両側に位置するように形成することに
よって、第1の信号配線層8をコプラナ構造とすること
もできる。このような構造とすることによって、高周波
特性をより一層向上させることができる。
記ビアホール7、10と連続して設けられたビアホール
の形成領域11を除いて、電源層12が設けられてい
る。また、第4の窒化アルミニウム層2d上には、残り
の入出力信号線を引き回すための所定の配線パターンを
有する第2の信号配線層13が設けられている。この第
2の信号配線層13は、一端部が表面配線部(6)から
第1、第2および第3の窒化アルミニウム層2a、2
b、2cを介して延設されたビアホール(7)に接続さ
れており、他端部はビアホール14に接続されている。
このビアホール14は、第4および第5の窒化アルミニ
ウム層2d、2eを介して、窒化アルミニウム多層基板
2の下面まで延設されている。
記入出力信号線(一部電力供給線等を含む)を構成して
いるビアホール7、10と連続して設けられたビアホー
ルの形成領域15を除いて、グランド層16が設けられ
ている。この第5の窒化アルミニウム層2e上には、一
部配線層17も設けられている。
は、上記入出力信号線(一部電力供給線等を含む)を構
成しているビアホール10、14と電気的に接続された
ランド18が所定のパターンで形成されている。そし
て、これらランド18上に接続端子となる入出力ピン4
がそれぞれ接合されている。上記ランド18は、入出力
ピン4の形成ピッチが1.27mm(50ミル)以下となるよう
に配置することが好ましい。この実施例では、入出力ピ
ン4の形成ピッチが1.27mmとなるように、ランド18の
形成パターンが設定されている。
9を介して表面配線層6の接続パッドと電気的に接続さ
れている。この半導体チップ3は、高熱伝導性のセラミ
ックス製封止部材、例えば窒化アルミニウム焼結体から
なる封止部材20によって覆われている。すなわち、窒
化アルミニウム製封止部材20は、コ字状断面の凸状外
縁部20aの端面が窒化アルミニウム多層基板2の半導
体チップ搭載面に当接され、かつ凹状部20b内に半導
体チップ3が収容されるように接合されている。窒化ア
ルミニウム多層基板2と窒化アルミニウム製封止部材2
0との接合は、Pb-Sn 半田、 Au-Sn半田、ガラス等によ
り行われる。ただし、ガラスのような熱伝導性の低い接
合材による場合には、接合層の層厚を 100μm 以下、好
ましくは50μm 以下とすることが望ましい。
放熱部材の機能も兼ね備えている。窒化アルミニウム製
封止部材20の接合部面積は、窒化アルミニウム多層基
板2から窒化アルミニウム製封止部材20への熱の伝達
状態を直接左右するため、表面配線層6の形成精度や半
導体パッケージ1の許容サイズを考慮した上で、できる
だけ大きく設定することが好ましい。
いては、第2の窒化アルミニウム層2b上に、第1の信
号配線層8とグランド層9とを混在させて形成している
ため、窒化アルミニウム多層基板2の層数を 5層と少な
くした上で、 100以上の入出力信号数への対応が可能と
なっている。
れた窒化アルミニウム多層基板2を使用し、かつ入出力
ピン4を窒化アルミニウム多層基板2の下面側に設けて
いるため、 100以上というような入出力信号数への対応
を図った上で、パッケージとしての高放熱性化が達成で
きる。そして、さらには 100以上の入出力信号数への対
応と高放熱性化とを達成した上で、パッケージ形状を小
形化することが可能となる。例えば、上記実施例の半導
体パッケージ1の形状は、25.4mm×25.4mmである。
せた上で、さらにパッケージ形状の小形化を図ることに
よって、より一層パッケージ内配線長を短縮化すること
が可能となる。よって、信号遅延をより効果的に抑制す
ることができる、700MHz〜2GHzの範囲のシステムクロッ
ク周波数で、半導体パッケージ1を使用する場合におい
て、誤動作等の防止や高速動作への対応が可能となる。
止部材20は、高熱伝導性を有していることから、この
封止部材20側からも半導体チップ3からの熱を放散さ
せることができるため、より一層放熱性を高めることが
できる。
ケージ1は、小形化および多ピン化が可能である上に高
放熱性を満足し、さらに信号遅延が抑制できると共に、
動作周波数の高周波化による誤動作を防止し得るもので
あると言える。よって、 100個以上の入出力ピン4を有
し、かつ700MHz〜2GHzの範囲のシステムクロック周波数
で使用される場合に好適である。
窒化アルミニウム多層基板2の一主面上に搭載した例に
ついて説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、キャビティを有するような半導体パッケージに適
用することも可能である。また、上記実施例は本発明の
半導体パッケージをPGAに適用した例であるが、LG
A(ランドグリッドアレイ)についても同様な効果が得
られる。
ッケージによれば、入出力信号数の増加への対応や高放
熱性化を図った上で、パッケージの小形化および内部配
線長の短縮化が達成でき、高速動作に伴う信号遅延や誤
動作を抑制することが可能となる。よって、半導体チッ
プの高集積化や高速動作化に実用的に対応可能な半導体
パッケージを提供することが可能となる。
示す断面図である。
ミニウム多層基板の構造を示す分解斜視図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体チップが搭載されると共に、該半
導体チップに電気的に接続された配線パターンを有する
窒化アルミニウム多層基板と、 前記配線パターンと電気的に接続されると共に、前記窒
化アルミニウム多層基板の前記半導体チップの搭載面と
反対側の面に設けられた接続端子とを具備し、 前記窒化アルミニウム多層基板中の少なくとも 1層は、
信号配線層と電源層またはグランド層とが混在されてい
ることを特徴とする半導体パッケージ。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、 前記半導体パッケージは、 100個以上の前記接続端子を
有し、かつ700MHz〜2GHzの範囲のシステムクロック周波
数で使用されることを特徴とする半導体パッケージ。 - 【請求項3】 請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、 前記窒化アルミニウム多層基板は、 5層以下の窒化アル
ミニウム層を有することを特徴とする半導体パッケー
ジ。 - 【請求項4】 請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、 前記窒化アルミニウム多層基板の前記半導体チップの搭
載面側には、高熱伝導性セラミックス封止部材が該半導
体チップを封止するように接合されていることを特徴と
する半導体パッケージ。 - 【請求項5】 請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、 前記接続端子は、形成ピッチが1.27mm以下となるように
配置されていることを特徴とする半導体パッケージ。 - 【請求項6】 請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、 前記窒化アルミニウム多層基板中の少なくとも 1層は、
信号配線間にグランド層が囲まれたコプラナ構造である
ことを特徴とする半導体パッケージ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30692492A JP3074077B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 半導体パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30692492A JP3074077B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 半導体パッケージ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06163740A JPH06163740A (ja) | 1994-06-10 |
JP3074077B2 true JP3074077B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=17962916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30692492A Expired - Lifetime JP3074077B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 半導体パッケージ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3074077B2 (ja) |
-
1992
- 1992-11-17 JP JP30692492A patent/JP3074077B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06163740A (ja) | 1994-06-10 |
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