JP3207139B2 - 基板のダイ取付けキャビティの完全に内側に減結合キャパシタを備えた電子部品パッケージ - Google Patents

基板のダイ取付けキャビティの完全に内側に減結合キャパシタを備えた電子部品パッケージ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、基板上で
の減結合キャパシタの配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子部品パッケージは、一般に、集積回
路チップを取り付けるための基板を使用する。集積回路
チップには、比較的大きな減結合容量を必要とするもの
もある。マイクロプロセッサなどある種の集積回路チッ
プは、約１００ｎｆ（ナノファラッド）の減結合容量を
必要とする。一般に、そのようなチップは、基板に取り
付けられ、その中でチップは基板に形成されたキャビテ
ィ内に配置される。そのような基板は、「キャビティ基
板」として周知である。キャビティ基板に減結合容量を
形成する従来の技術では、基板に埋め込んだキャパシタ
層を使用しなければならない。そのような層は、従来技
術において、「薄膜テープ」として知られる。その層
が、「グリーン（未加工）」状態のとき、すなわち形成
されたが焼成されてないとき、層は、一般に厚さが約２
５〜７６μm（約１．０〜３．０ミル）である。そのよ
うな層は、各面に多量のメタライゼーションを必要とす
る。したがって、「薄膜テープ」層は、層が極端に薄
く、かつ各面に電極として機能する大量の金属が必要な
ために、製造が困難でコストがかかる。もう１つの従来
の技術は、表面実装キャパシタを利用するものである。
表面実装キャパシタは、「薄膜テープ層」よりもかなり
安価である。しかし、一般に、表面実装キャパシタは、
基板断面の制約に適合しない。たとえば、表面実装キャ
パシタは、構成によっては、表面から上に突き出し、基
板とチップの幾何形状との間に大きな幾何形状の違いを
生み出すことがある。その結果、チップに長いピンか、
あるいは特別のソケット取付け面を取り付けなくてはな
らない。
【０００３】従来のある電子部品パッケージが、米国特
許第５２１０６８３号明細書（以下、「６８３号特
許」）に開示されている。６８３号特許は、基板上の独
立したキャビティ内でのキャパシタの配置を教示する。
各キャビティは、キャパシタを１つだけ受けるように基
板内に特別に形成される。しかし、６８３号特許に教示
されるように基板に複数のキャビティを作成するにはコ
ストがかかる。同じ所有権者による米国特許第５０８１
５６３号明細書は、基板キャビティ内部にチップを配置
する方法を教示する。この場合は、薄膜構造が上面に配
置され、チップと他の部品の接続を行う。しかし、この
技術もまた、薄膜構造が必要なため、実施にはコストが
かかる。
【０００４】キャビティ基板に減結合容量を組み込むと
きに考慮すべき重要な要素は他にもある。その１つの要
素は、チップに対するキャパシタの位置である。たとえ
ば、キャパシタがチップのできるだけ近くに配置された
ときに最適な性能が得られる。もう１つの要因は、最終
的な基板デザインと基板に取り付けられる実際のチップ
の幾何形状との適合性である。もう１つの要因は、キャ
パシタを配置するために基板上で利用可能なスペースで
ある。一般に、基板に大型の集積回路チップを取り付け
るとき、そのような利用可能なスペースは限られてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来技術
の問題および欠点を念頭に置いて、本発明の一目的は、
減結合容量を組み込んだ新規の改良された電子部品パッ
ケージを提供することである。
【０００６】本発明の他の目的は、減結合容量を有する
基板を使用し、電子部品パッケージよりも製作が比較的
簡単な新規の改良された電子部品パッケージを提供する
ことである。
【０００７】本発明のさらに他の目的は、減結合容量を
有する基板を使用し、集積回路チップを受けるために最
大のスペースを提供する新規の改良された電子部品パッ
ケージを提供することである。
【０００８】本発明のさらに他の目的は、減結合容量を
有する基板を使用し、従来の電子部品パッケージよりも
製造コストが低い新規の改良された電子部品パッケージ
を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】以上その他の目的は、当
業者には明らかであり、第１の態様において、少なくと
も１つのダイ取付けキャビティが形成された基板であっ
て、キャビティがダイ取付け面と段上の輪郭を有する内
側側壁とによって画定され、キャビティの周囲と接する
外側表面を有し、内側側壁がダイ取付け面と基板外側表
面との間に延びる基板と、完全にキャビティ内に位置
し、基板に装着された少なくとも１つのキャパシタとを
含む電子部品パッケージを対象とする本発明において達
成される。
【００１０】もう１つの態様において、本発明は、少な
くとも１つのダイ取付けキャビティが形成された基板で
あって、キャビティがダイ取付け面と段上の輪郭を有す
る内側側壁とによって画定され、キャビティの周囲と接
する外側表面を有し、内側側壁がダイ取付け面と基板外
側表面との間に延びる基板と、完全にキャビティ内に位
置し、内側側壁の段の１つに装着された少なくとも１つ
のキャパシタと、内側側壁の段のうちの別の段に取り付
けられ、完全にキャビティ内に位置し、キャパシタとダ
イ取付け面の間に位置し、ダイ取付け面の上を延びる蓋
とを含む電子部品パッケージに関する。
【００１１】具体的に言えば、本発明は、ダイ取付け面
と、その取付け面から外側表面に向けて階段状に広がる
輪郭で延びている内側側壁とによって画定された少なく
とも１つのダイ取付けキャビティを有し、前記外側表面
に内部配線回路層からの導電性引出し端子を有する積層
回路基板と、前記外側表面から突出せずに前記キャビテ
ィ内に完全に位置するように前記内側側壁の１つの階段
面に装着され前記内部配線回路層に接続された少なくと
も１つのキャパシタと、前記１つの階段面と同じ階段面
に装着され、前記キャビティを閉鎖するように前記ダイ
取付け面の上を延びる蓋と、を含む電子部品パッケージ
に関する。
【００１２】もう１つの態様において、本発明は、ダイ
取付け面と、その取付け面から外側表面に向けて階段状
に広がる輪郭で延びている内側側壁とによって画定され
た少なくとも１つのダイ取付けキャビティを有し、前記
外側表面に内部配線回路層からの導電性引出し端子を有
する積層回路基板と、前記外側表面から突出せずに前記
キャビティ内に完全に位置するように前記内側側壁の１
つの階段面に装着され前記内部配線回路層に接続された
少なくとも１つのキャパシタと、前記１つの階段面より
も内部の階段面に装着され、前記キャビティを閉鎖する
ように前記ダイ取付け面の上を延びる蓋と、を含む電子
部品パッケージを対象とする。
【００１３】本明細書中、蓋とは単なる保護キャップを
意味するものである。
【００１４】図は、単に例示のために示したのにすぎ
ず、実寸に比例して描かれていない。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１および図２を参照すると、本
発明の電子部品パッケージ１０は、キャビティ１４がそ
の中に形成された多層基板１２を含む。キャビティ１４
は、ダイ取付け面１６と内側側壁１８によって画定され
る。表面１６は、ダイ２０を受け、ほぼ垂直な壁１９と
直接に接する。ここで使用する「ダイ」という用語は、
完成したウェハから切り出したあるいはダイシングした
集積回路チップを指す。さらに基板１２は、キャビティ
１４の周囲２３を取り囲むかまたは境界を接する外側表
面２２を含む。
【００１６】内側側壁１８は、段状または「階段」の輪
郭を有し、ダイ取付け面１６と基板外側表面２２の間に
延びる複数の棚、段または壇２４、２６、および２８を
画定する。各段２４、２６および２８はほぼ平坦であ
り、垂直壁部分３０、３２、３４とそれぞれ隣接してい
る。各段は、基板１２の１つの層の一部分を含む。これ
に関しては、後で詳細に検討する。
【００１７】金属ワイヤ・ピン３６が、外側表面２２か
ら垂直に延び、回路板（図示せず）の対応する穴に差し
込まれる。配線ピン３６が使用されているが、ボール、
コラム、はんだなど、他の種類の入出力（Ｉ／Ｏ）接続
機構を使用することもできる。ワイヤ・ボンディング・
パッド３８ａ、ｃ、ｅ、ｇおよび３８ｂ、ｄ、ｆ、ｈ
が、段２４および２６にそれぞれ取り付けられる。ワイ
ヤ４０は、ダイ２０をワイヤ・ボンディング・パッド３
８ａ〜ｈに接続する。パッド３８ａ〜ｈは、ピン３６、
接地面または電圧面に接続することができる。また、ダ
イ２０は、ワイヤ・ボンド・パッドが不要なフリップ・
チップでもよい。
【００１８】図２を参照すると、基板１２は、水平に積
み重ねた絶縁性の複数の信号層および基準電圧層を含
む。ただし、層の機能は、これら以外のものでもよい。
信号層は、配線メタライゼーション層を含む。隣り合っ
た信号層は、１つまたは複数の絶縁層によって分離され
ている。層４１、４２、５０は、メタライズされた再分
配層である。層４４および５２は、接地層である。層４
８および５４は、電源電圧層である。層５６は、所定の
再分配層と電気的に接触する垂直な導電性の貫通バイア
・コラムを含む（図示せず）。各層は、アルミナ、ガラ
ス・セラミックまたは窒化アルミニウムから形成するこ
とができる。また、層５８の貫通バイアは、ピン３６と
電気的に接触する。メタライゼーション層６０は、層４
０の上に配置され、放熱部材として働く。図ではパッケ
ージ１０は、１１層（１０の基板層と層６０）を有する
が、わずか２層のことも２００層のこともあることを理
解されたい。
【００１９】再び図２を参照すると、キャビティ１４
は、基板１２を形成する層の一部分によって画定され
る。ダイ取付け面１６は、接地層４４の一部分を含む。
キャビティ１４は、段または棚２４、２６、２８が、そ
れぞれ層４８、５２、５４の一部分によって形成される
ように形成される。これは、層４６、４８、５０、５
２、５４、５６、５８を所定の長さに切断し、それを互
いに接続して基板１２とキャビティ１４を形成すること
により達成することができる。
【００２０】好ましい実施形態においては、キャップま
たは蓋６２（図２を参照）が、段または棚２８に気密に
取り付けられ、気密シールまたは非気密シールを生成す
るようにダイ２０の上に配置される。図２に示すよう
に、キャップ６２は、減結合キャパシタ６４とダイ２０
を分離する。キャップ６２は、めっきしたコバール
TM（商標）またはアルミナ・セラミックから製作するこ
とが好ましい。また、減結合キャパシタ６４は、キャッ
プ６２の内側、ワイヤボンド・パッドの間に配置しても
よい。キャパシタ６４は、また、ダイ２０に隣接する表
面１６に装着することもできる。本発明によれば、離散
的減結合キャパシタ６４が、キャビティの内側側壁１８
の段または棚２８に取り付けられる。そのような構造に
より、ダイ２０の近くに減結合キャパシタを配置するこ
とが可能になる。さらに、このような構造により、図２
に示すように、キャパシタ６４が、基板１２の外側表面
２２よりも突き出すことが防止される。したがって、回
路板または回路カード上で、キャパシタ６４がパッケー
ジ１０の配置を妨げることはない。さらに、キャパシタ
６４のダイ２０への接続はセラミック基板層を介して行
われるため、薄膜構造が不要になる。
【００２１】したがって、本発明の電子部品パッケージ
１０は、以下の理由で前述の目的を達成する。 ａ）ダイと減結合キャパシタを受けるのに基板キャビテ
ィが１つしか必要でないため、パッケージ１０が、従来
の電子部品パッケージよりも相対的に製造が簡単であ
る。 ｂ）パッケージ１０の設計が簡単なため、パッケージ１
０を、従来の電気部品パッケージよりも高い歩留りで作
成することができる。 ｃ）パッケージ１０が、前述の理由で製造が比較的安価
である。 ｄ）パッケージ１０が、集積回路チップを受けるために
利用可能な相対的に大きなスペースを提供する。 ｅ）すべての減結合キャパシタが基板外側表面２２より
も下にあるため、パッケージ１０が、回路板または回路
カードと衝突する可能性がほとんどない。
【００２２】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００２３】（１）少なくとも１つのダイ取付けキャビ
ティが形成された基板であって、キャビティがダイ取付
け面と段状の輪郭を有する内側側壁とによって画定さ
れ、キャビティの周囲と接する外側表面を有し、内側側
壁がダイ取付け面と基板外側表面との間に延びる基板
と、完全にキャビティ内に位置し、基板に装着された少
なくとも１つのキャパシタとを含む電子部品パッケー
ジ。 （２）キャパシタが、内側側壁の段の１つに装着される
ことを特徴とする、上記（１）に記載の電子部品パッケ
ージ。 （３）キャパシタが、ダイ取付け面に装着されることを
特徴とする、上記（１）に記載の電子部品パッケージ。 （４）完全にキャビティ内に位置し、基板に取り付けら
れた蓋をさらに含み、蓋が、ダイ取付け面の上を延びる
ことを特徴とする、上記（１）に記載の電子部品パッケ
ージ。 （５）キャパシタが、段の１つに装着され、蓋がキャパ
シタとダイ取付け面の間にあることを特徴とする、上記
（４）に記載の電子部品パッケージ。 （６）蓋が、キャパシタを装着した段に取り付けられる
ことを特徴とする、上記（５）に記載の電子部品パッケ
ージ。 （７）基板が、多層セラミック基板であることを特徴と
する、上記（１）に記載の電子部品パッケージ。 （８）多層セラミック基板が、積み重ねた複数のほぼ平
行な信号層および絶縁層を含み、各信号層が、導電体パ
ターンを含むことを特徴とする、上記（７）に記載の電
子部品パッケージ。 （９）各層が、アルミナからなることを特徴とする、上
記（８）に記載の電子部品パッケージ。 （１０）各層が、窒化アルミニウムからなることを特徴
とする、上記（８）に記載の電子部品パッケージ。 （１１）各層が、ガラス・セラミックからなることを特
徴とする、上記（８）に記載の電子部品パッケージ。 （１２）基板外側表面に取り付けられた複数の導電性ピ
ンをさらに含むことを特徴とする、上記（１）に記載の
電子部品パッケージ。 （１３）段に装着された複数の導電性ワイヤ・ボンディ
ング・パッドを含むことを特徴とする、上記（１）に記
載の電子部品パッケージ。 （１４）少なくとも１つのダイ取付けキャビティが形成
された基板であって、キャビティがダイ取付け面と段状
の輪郭を有する内側側壁とによって画定され、キャビテ
ィの周囲と接する外側表面を有し、内側側壁がダイ取付
け面と基板外側表面との間に延びる基板と、完全にキャ
ビティ内に位置し、内側側壁の段の１つに装着された少
なくとも１つのキャパシタと、内側側壁の段のうちの別
の段に取り付けられ、完全にキャビティ内に位置した、
キャパシタとダイ取付け面の間に位置し、ダイ取付け面
の上を延びる蓋とを含む電子部品パッケージ。 （１５）少なくとも１つのダイ取付けキャビティが形成
された基板であって、キャビティがダイ取付け面と段状
の輪郭を有する内側側壁とによって画定され、キャビテ
ィの周囲と接する外側表面を有し、内側側壁がダイ取付
け面と基板外側表面との間に延びる基板と、完全にキャ
ビティ内に位置し、ダイ取付け面に装着された少なくと
も１つのキャパシタと、基板に取り付けられ、完全にキ
ャビティ内に位置し、ダイ取付け面とキャパシタの上を
延びる蓋とを含む電子部品パッケージ。 （１６）少なくとも１つのダイ取付けキャビティが形成
された基板であって、キャビティがダイ取付け面と段状
の輪郭を有する内側側壁とによって画定され、キャビテ
ィの周囲と接する外側表面を有し、内側側壁がダイ取付
け面と基板外側表面との間に延びる基板と、完全にキャ
ビティ内に位置し、内側側壁の段の１つに装着された少
なくとも１つのキャパシタと、完全にキャビティ内に位
置し、段のうちの別の段に取り付けられた蓋であって、
キャパシタが蓋とダイ取付け面の間にあって、ダイ取付
け面とキャパシタの上を延びる蓋とを含む電子部品パッ
ケージ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板の平面図である。
【図２】図１の線２−２に沿って切断した図である。
【符号の説明】
１０ 電子部品パッケージ １２ 多層基板 １４ キャビティ １６ ダイ取付け面 １８ 内側側壁 ２０ ダイ ２２ 外側表面 ２４ 段 ２６ 段 ２８ 段 ３０ 垂直壁部分 ３２ 垂直壁部分 ３４ 垂直壁部分 ３６ ピン ３８ ワイヤ・ボンディング・パッド ４０ ワイヤ ４１ 層（再分配層） ４２ 層（再分配層） ４４ 層（接地層） ４８ 層（電源電圧層） ５０ 層（再分配層） ５２ 層（接地層） ５４ 層（電源電圧層） ５６ 層（貫通バイア・コラム（図示せず）を含む） ５８ 層（貫通バイアを含む）） ６０ 層（メタライゼーション層） ６２ キャップ ６４ キャパシタ
フロントページの続き (72)発明者 ピーター・ジェフリー・ブロフマン アメリカ合衆国12533 ニューヨーク州 ホープウェル・ジャンクション デー ル・ロード 36 (72)発明者 フランシス・エフ・カッポ・ジュニア アメリカ合衆国12590 ニューヨーク州 ワッピンガーズ・フォールズ デガー モ・ヒルズ・ロード 23 (72)発明者 ジェーソン・リー・フランケル アメリカ合衆国12508 ニューヨーク州 ビーコンファンホーン サークル 17エ イ (72)発明者 サレシュ・ダモダルダス・カダキア アメリカ合衆国12603 ニューヨーク州 ポーキープシー キャリッジ・ヒル・レ ーン 54 (72)発明者 サラ・ハフスミス・ニッカーボッカー アメリカ合衆国12533 ニューヨーク州 ホープウェル・ジャンクション クリー マリー・ロード 53 (72)発明者 スコット・アンソニー・シコルスキ アメリカ合衆国10549 ニューヨーク州 マウント・キスコ ディプロマット・ド ライブ 200 アパートメント ６ピー (56)参考文献 特開 平８−125065（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−107204（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−77275（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12 H01L 25/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ダイ取付け面と、その取付け面から外側表
    面に向けて階段状に広がる輪郭で延びている内側側壁と
    によって画定された少なくとも１つのダイ取付けキャビ
    ティを有し、前記外側表面に内部配線回路層からの導電
    性引出し端子を有する積層回路基板と、 前記外側表面から突出せずに前記キャビティ内部に完全
    に位置するように前記内側側壁の１つの階段面に装着さ
    れ前記内部配線回路層に接続された少なくとも１つのキ
    ャパシタと、 前記キャパシタ装着階段面と同じ階段面に装着され、前
    記キャビティを閉鎖するように前記ダイ取付け面の上を
    延びる蓋と、 を含む電子部品パッケージ。
  2. 【請求項２】ダイ取付け面と、その取付け面から外側表
    面に向けて階段状に広がる輪郭で延びている内側側壁と
    によって画定された少なくとも１つのダイ取付けキャビ
    ティを有し、前記外側表面に内部配線回路層からの導電
    性引出し端子を有する積層回路基板と、 前記外側表面から突出せずに前記キャビティ内部に完全
    に位置するように前記内側側壁の１つの階段面に装着さ
    れ前記内部配線回路層に接続された少なくとも１つのキ
    ャパシタと、 前記キャパシタ装着階段面よりも内部の階段面に装着さ
    れ、前記キャビティを閉鎖するように前記ダイ取付け面
    の上を延びる蓋と、 を含む電子部品パッケージ。
  3. 【請求項３】前記基板が、多層セラミック基板であるこ
    とを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品パッ
    ケージ。
  4. 【請求項４】前記多層セラミック基板が、積み重ねた複
    数のほぼ平行な信号層および絶縁層を含み、各信号層
    が、導電体パターンを含むことを特徴とする請求項３に
    記載の電子部品パッケージ。
  5. 【請求項５】各層が、アルミナからなることを特徴とす
    る請求項４に記載の電子部品パッケージ。
  6. 【請求項６】各層が、窒化アルミニウムからなることを
    特徴とする請求項４に記載の電子部品パッケージ。
  7. 【請求項７】各層が、ガラス・セラミックからなること
    を特徴とする請求項４に記載の電子部品パッケージ。
  8. 【請求項８】前記導電性引出し端子が導電性ピンの形態
    であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品パッ
    ケージ。
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