JP3879576B2 - Magnetic non-volatile memory element magnetic shield package - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気不揮発性メモリ素子の磁気シールドパッケージに関し、特に磁気不揮発性メモリ素子に対する外部磁界の影響を抑制するための磁気不揮発性メモリ素子の磁気シールドパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体メモリとして、例えば日本応用磁気学会第１１６回研究会資料などで報告されているように、磁気不揮発性メモリ（Magnetic Random Access Memory，以下「ＭＲＡＭ」という）の開発が進められている。
【０００３】
ＭＲＡＭ素子は、ナノ磁性体特有のスピン依存伝導現象に基づく磁気抵抗効果を利用した半導体メモリであり、外部からの電力供給なしで記憶を保持することのできる不揮発性メモリである。
【０００４】
このＭＲＡＭ素子における情報の書き込みは、マトリックス状に配線したビット線とワード線の交点の合成磁場により、交叉したセルの磁性スピンを反転させ、その向きを“１”，“０”の情報として記憶する。また、読み出しは、磁気抵抗効果を応用したＴＭＲ（Tunneling MagnetoResistance）効果を利用して行う。このＴＭＲ効果とは、スピンの向きによって抵抗値が変化する現象であり、抵抗の高低により情報の“１”，“０”を検出する。
【０００５】
ＭＲＡＭ素子は、省電力で、高速かつ不揮発性の大容量メモリとして期待されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＭＲＡＭ素子は、記憶保持に磁性体を用いているため、外部磁界によって情報が消されたり、書き換えられたりするという問題点があった。
【０００７】
実際にＭＲＡＭ素子が使用されるのは、電子機器内部の主として高密度実装基板上である。このような高密度実装基板上には、近年の実装技術の発達により、半導体素子、通信用素子、超小型のモータなどが高密度に実装されている。また、電子機器内部には、アンテナ素子、各種メカニカル部品、電源などが高密度実装され、ひとつの機器を構成している。
【０００８】
これらの各素子、部品が近接した状態で配置されているＭＲＡＭ素子には、各素子などが形成する磁界が、外部磁界として作用するようになる。
図１４はＭＲＡＭ素子に外部から作用すると想定される磁界強度の例を示す図である。
【０００９】
実装基板上に配置されたモータからは、例えば、磁界強度２００Ｏｅ〜３００Ｏｅ程度で周波数５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ程度の交流磁界が、また、電源部からは、磁界強度１００Ｏｅ〜３００Ｏｅ程度で周波数５０Ｈｚ〜数ＭＨｚ程度の交流磁界が、ＭＲＡＭ素子に作用してくることが想定される。モータや電源部などからは、比較的周波数の低い磁界成分が定常的に発生している。
【００１０】
また、ＭＲＡＭ素子付近に永久磁石などが配置されることもあり、この場合、例えば、磁界強度１０００Ｏｅ程度の直流（ＤＣ）の磁界がＭＲＡＭ素子に作用することがある。さらに、実装基板の近傍に形成される磁界（基板近傍磁界）は、例えば、磁界強度１００Ｏｅ程度で周波数が数ＭＨｚを超える高周波磁界となってＭＲＡＭ素子に作用してくることが想定される。
【００１１】
このように、実装されたＭＲＡＭ素子の周囲には、直流磁界成分、あるいは低周波数から高周波数に渡る広い周波数範囲の交流磁界成分が混在している。これに対し、ＭＲＡＭ素子の反転磁界強度は３０Ｏｅ〜５０Ｏｅ程度であり、ＭＲＡＭ素子の記録保持信頼性確保のためには、外部磁気の進入を防止する磁気シールド方法の確立が不可欠である。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＭＲＡＭ素子に対する外部磁界の影響を抑制して記録保持信頼性を向上したＭＲＡＭ素子の磁気シールドパッケージを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＭＲＡＭ素子に対する外部磁界の影響を抑制するＭＲＡＭ素子の磁気シールドパッケージにおいて、ＭＲＡＭ素子が、軟磁性材料を用いて形成された成形体同士を接着してなる磁気的に連続した磁気シールド部材に囲まれて、磁気的に密閉状態で配置されていることを特徴とするＭＲＡＭ素子の磁気シールドパッケージが提供される。
【００１４】
このようなＭＲＡＭ素子の磁気シールドパッケージによれば、ＭＲＡＭ素子が軟磁性材料を用いて形成された磁気シールド部材で囲まれて磁気的に密閉されるので、磁気シールド部材に到達した磁束は、磁気シールド部材の内部を進行しやすくなり、または、その内部で吸収されて強度が弱められる。さらに、ＭＲＡＭ素子は、様々な方向から作用する外部磁界から保護されるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１はＭＲＡＭ素子の磁気シールドパッケージの平面図、図２はＭＲＡＭ素子の磁気シールドパッケージの側面図、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１６】
磁気シールドパッケージ１０内のＭＲＡＭ素子１１は、図１および図３に示すように、ワイヤ１２でリードフレーム１３に結線されている。そして、図１ないし図３に示すように、ＭＲＡＭ素子１１は、その周囲全体が中空の磁気シールド部材１４に囲まれている。
【００１７】
ここで、磁気シールド部材１４は、磁気シールドパッケージ１０の外部へ信号線（リード）を引き出すため、リードフレーム１３の一部が磁気シールド部材１４の外部に出るように形成されている。ＭＲＡＭ素子１１は、このような形状の磁気シールド部材１４に囲まれ、密閉された状態で配置されている。
【００１８】
このような磁気シールドパッケージ１０の磁気シールド部材１４は、絶縁性の軟磁性材料を用いて形成されている。この絶縁性軟磁性材料としては、特に、透磁率の高いものを好適に用いることができる。このように、絶縁性軟磁性材料を用いた磁気シールド部材１４でＭＲＡＭ素子１１を保護することで、ＭＲＡＭ素子１１に対する外部磁界の影響を抑制することが可能になる。
【００１９】
すなわち、従来は、通常、低周波磁界に対しては、ＭＲＡＭ素子付近に透磁率の高い物質を配置し、その物質内をより多くの磁束が流れるようにすることで、ＭＲＡＭ素子への磁束の進入を抑制する方法が採られていた。また、高周波磁界に対しては、ＭＲＡＭ素子付近に電磁波吸収材料を配置し、これに進入した磁束を熱エネルギーに変換して吸収する方法が採られていた。
【００２０】
これに対し、本発明では、ＭＲＡＭ素子１１を、絶縁性軟磁性材料を用いて形成された磁気シールド部材１４により、外部磁界から保護するようにしている。図４はＭＲＡＭ素子の磁気シールドパッケージにおける磁気シールド機構の説明図である。
【００２１】
上記構成の磁気シールドパッケージ１０が低周波磁界内に置かれた場合、軟磁性の磁気シールド部材１４に到達した磁束は、その透磁率の実部μ’項の寄与により、磁気シールド部材１４の内部を好んで進行するようになる。これにより、磁束の進路が変えられ、ＭＲＡＭ素子１１への磁束の進入が抑制される。
【００２２】
また、高周波磁界内では、磁気シールド部材１４に到達した磁束は、透磁率の虚部μ”項の寄与により、磁気シールド部材１４の内部で熱エネルギーとして吸収されるようになる。これにより、ＭＲＡＭ素子１１への磁束の進入が抑制される。
【００２３】
さらに、ＭＲＡＭ素子１１は、磁気シールド部材１４によって密閉状態になっているため、様々な方向からの磁束に対して効果的に保護される。
したがって、ＭＲＡＭ素子１１に対する外部磁界の影響を抑制することができ、ＭＲＡＭ素子１１の記録保持信頼性を向上させることができる。さらに、トランジスタのスイッチングに伴うノイズの発生も未然に抑制することができるようになる。
【００２４】
また、この磁気シールドパッケージ１０では、ＭＲＡＭ素子１１全体が外部磁界から保護されているため、例えば、ＭＲＡＭ素子１１の上部に軟磁性体プレートを形成したり、ＭＲＡＭ素子１１自体にパシベーション膜である軟磁性絶縁膜を形成したりする必要がない。
【００２５】
磁気シールドパッケージ１０の磁気シールド部材１４の形成には、種々の絶縁性軟磁性材料を用いることができる。このような絶縁性軟磁性材料としては、ＮｉＺｎフェライト、ＭｎＺｎフェライト、ＭｇＭｎフェライト、ＮｉＺｎＣｕフェライト、ＮｉＺｎＣｏフェライトなど、一般的にスピネル型構造をとる軟磁性フェライト（ＭｅＦｅ2Ｏ4，Ｍｅ＝Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｇ，Ｌｉ0.5Ｆｅ0.5，ＮｉxＺｎ1-x，ＭｎxＺｎ1-x，ＮｉxＺｎyＣｕ1-x-y，ＮｉxＣｕ1-x，ＮｉxＣｕyＣｏ1-x-y，ＣｕxＺｎ1-x，ＬｉxＺｎ1-x，ＭｇxＭｎ1-x，ＮｉxＺｎyＣｏ1-x-y）が好適に用いられる。
【００２６】
このような軟磁性フェライトは、その軟磁気特性により、前述のように、低周波磁界および高周波磁界に対し、磁束の進路を変え、あるいはそのエネルギーを吸収することで磁束の進入を抑制する効果を発現する。また、軟磁性フェライトは、電気抵抗が高く、磁気シールド部材１４と磁気シールドパッケージ１０外部に引き出される信号線との接触部分における短絡が防止される。
【００２７】
また、磁気シールドパッケージ１０において、信号線の磁気シールド部材１４と接触する部分に、絶縁コーティングを施した構成とすれば、磁気シールド部材１４を、導電性の軟磁性材料を用いて形成することも可能である。このような導電性軟磁性材料としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉなどの軟磁性金属粉末や、ＦｅＮｉ，ＦｅＣｏ，ＦｅＡｌ，ＦｅＳｉ，ＦｅＳｉＡｌ，ＦｅＳｉＢ，ＣｏＳｉＢなどの高透磁率の軟磁性合金粉末が好適に用いられる。
【００２８】
次に、具体例を挙げて磁気シールドパッケージ１０の形成および効果について説明する。
図５は形成過程における磁気シールドパッケージの斜視図である。
【００２９】
磁気シールド部材１４の絶縁性軟磁性材料としては、公知のＮｉＺｎフェライトの（Ｎｉ0.3Ｚｎ0.7）Ｆｅ2Ｏ4粉末を用いる。そして、このＮｉＺｎフェライト粉末を、リードフレーム１３のＭＲＡＭ素子１１実装面側の第１シールド部材１４ａと、ＭＲＡＭ素子１１実装面と反対の面側の第２シールド部材１４ｂとに分けて、それぞれ圧粉成形する。
【００３０】
ここで、第１シールド部材１４ａと第２シールド部材１４ｂとは、後述する方法で双方を接着して磁気シールド部材１４とした際に、リードフレーム１３の一部が磁気シールド部材１４の外側へ出るような形状および大きさで成形する。
【００３１】
このように成形された第１シールド部材１４ａおよび第２シールド部材１４ｂは、その後、温度１１００℃で５時間焼成され、焼結体とされる。この焼成時には、成形体は熱収縮するため、第１シールド部材１４ａおよび第２シールド部材１４ｂの形成にあたっては、焼成時の成形体の収縮率を見込んで所定の大きさに圧粉成形する。
【００３２】
ＭＲＡＭ素子１１は、公知の４２アロイを用いてリードフレーム１３に接着し、その後、Ａｕ線のワイヤ１２で結線する。そして、このリードフレーム１３のＭＲＡＭ素子１１実装面側とこの実装面と反対の面側とからそれぞれ第１シールド部材１４ａと第２シールド部材１４ｂとを被せ、接着する。この接着の際には、外部から磁束が進入しないように第１シールド部材１４ａおよび第２シールド部材１４ｂを密着させることが重要である。
【００３３】
この密着は、通常の接着剤を用いて行うことができるほか、絶縁性の磁性粉を含ませた接着樹脂なども好適に用いることができる。また、信号線が絶縁コーティングされている場合には、導電性の磁性粉を含ませた接着樹脂を用いることも可能である。
【００３４】
このように形成した磁気シールドパッケージ１０による外部磁界の抑制効果について検証した。ここでは、ＭＲＡＭ素子１１およびリードフレーム１３の代わりに、直径７ｍｍのループアンテナを、ＮｉＺｎフェライトで形成した磁気シールド部材１４で密閉し、その内部における磁界強度測定を行った。また、比較のため、非磁性のセラミックスのみで形成した磁気シールド部材で密閉した場合の磁界強度測定も行った。
【００３５】
その結果、ＮｉＺｎフェライトの磁気シールド部材１４では、セラミックスの磁気シールド部材に比べ、約９５％の磁界強度低減効果が得られた。磁気シールド部材１４外部に磁界強度３００Ｏｅのモータを配置した場合でも、磁気シールド部材１４内部の磁界強度を３０Ｏｅ以下まで低減することができた。
【００３６】
以上示したように、絶縁性の軟磁性材料（信号線を絶縁コーティングした場合は導電性の軟磁性材料）で形成した磁気シールド部材１４によりＭＲＡＭ素子１１を密閉することで、ＭＲＡＭ素子１１に対する外部磁界の影響を抑制することができるようになる。したがって、ＭＲＡＭ素子１１の記録保持信頼性を向上させることができる。
【００３７】
また、近年では、高密度実装の要求から、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＰＧＡ（Pin Grid Array）といった実装形態が採用されることも多い。
このような実装形態のＭＲＡＭ素子については、外部磁界の影響を抑制するという点から、その磁気シールドパッケージを、以下の図６ないし図１３に示すようなパッケージ構造とすることも可能である。なお、図６ないし図１３では、図３に示した構成要素と同一の要素については同一の符号を付している。
【００３８】
図６は第１のパッケージ構造の断面図、図７は第２のパッケージ構造の断面図である。
図６および図７に示す第１，第２のパッケージ構造は、ともにＢＧＡパッケージ構造になっている。
【００３９】
この第１，第２のパッケージ構造では、ＭＲＡＭ素子１１がワイヤ１２で結線されているリードフレーム１３が、複数のボール電極１５を介して基板に接続されるようになっている。そして、図６ではリードフレーム１３のＭＲＡＭ素子１１実装側の表面から上部へ、図７ではリードフレーム１３の側面からＭＲＡＭ素子１１実装側の上部へ、磁気シールド部材１４を設けている。これにより、ＭＲＡＭ素子１１が磁気シールド部材１４に囲まれて密閉され、外部磁界の磁束の進入が抑制されるようになる。
【００４０】
図８は第３のパッケージ構造の断面図である。
図８に示す第３のパッケージ構造は、ＰＧＡパッケージ構造になっており、さらに、ピン電極１６の先端部にボール電極１５が設けられたＢＧＡタイプになっている。
【００４１】
この第３のパッケージ構造では、ピン電極１６の先端部を外部に出すのみで、ワイヤ１２を含むＭＲＡＭ素子１１の周囲を囲んで磁気シールド部材１４を設けている。これにより、ＭＲＡＭ素子１１に対し、様々な方向から作用する外部磁界の磁束の進入が抑制されるようになる。
【００４２】
図９は第４のパッケージ構造の断面図、図１０は第５のパッケージ構造の断面図である。
図９および図１０に示す第４，第５のパッケージ構造は、ともにＢＧＡパッケージ構造になっている。
【００４３】
この第４，第５のパッケージ構造では、ＭＲＡＭ素子１１上面、あるいは上面および側面に、磁気シールド部材１４を設けている。これにより、ＭＲＡＭ素子１１上面側からの磁束の進入を抑制することができる。
【００４４】
図１１は第６のパッケージ構造の断面図、図１２は第７のパッケージ構造の断面図、図１３は第８のパッケージ構造の断面図である。
図１１ないし図１３に示す第６，第７，第８のパッケージ構造のうち、第６のパッケージ構造はＢＧＡパッケージ構造になっており、第７，第８のパッケージ構造はピン電極１６を有するＰＧＡパッケージ構造になっている。さらに、第８のパッケージ構造では、ピン電極１６の先端にボール電極１５が設けられたＢＧＡタイプになっている。
【００４５】
この第６，第７，第８のパッケージ構造では、いずれも電極の一部を外部に出すのみで、ＭＲＡＭ素子１１の周囲を取り囲んで磁気シールド部材１４を設けている。これにより、図８に示した第３のパッケージ構造と同様、ＭＲＡＭ素子１１の様々な方向から作用する外部磁界の磁束の進入が抑制されるようになる。
【００４６】
このように、ＭＲＡＭ素子１１がボール電極１５やピン電極１６などの形状の電極を介して基板に電気接続されるようなＢＧＡやＰＧＡといった実装形態をとるパッケージ構造であっても、外部磁界に対する磁気シールドが可能である。
【００４７】
なお、以上の説明では、ＭＲＡＭ素子１１を磁気シールド部材１４で密閉する構成としたが、ＭＲＡＭ素子１１以外の他の能動素子、部品などを組み込んだマルチチップモジュール全体を磁気シールド部材で密閉するように構成することも可能である。これにより、モジュール全体を外部磁界から保護することができ、より信頼性の高いモジュール形成が可能になる。
【００４８】
また、以上の説明では、絶縁性の軟磁性材料（信号線を絶縁コーティングした場合は導電性の軟磁性材料）で磁気シールド部材１４を形成するようにした。本発明では、このほかに、磁性または非磁性の成形体の表面に、絶縁性または導電性の軟磁性材料からなる膜を形成することによっても、ＭＲＡＭ素子１１を外部磁界から保護することが可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、ＭＲＡＭ素子を、軟磁性材料を用いて形成された磁気シールド部材で囲み、密閉状態で配置する構成にした。これにより、低周波数から高周波数に渡る外部磁界に対し、ＭＲＡＭ素子への磁束の進入が抑制され、その記録保持信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭＲＡＭ素子の磁気シールドパッケージの平面図である。
【図２】ＭＲＡＭ素子の磁気シールドパッケージの側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】ＭＲＡＭ素子の磁気シールドパッケージにおける磁気シールド機構の説明図である。
【図５】形成過程における磁気シールドパッケージの斜視図である。
【図６】第１のパッケージ構造の断面図である。
【図７】第２のパッケージ構造の断面図である。
【図８】第３のパッケージ構造の断面図である。
【図９】第４のパッケージ構造の断面図である。
【図１０】第５のパッケージ構造の断面図である。
【図１１】第６のパッケージ構造の断面図である。
【図１２】第７のパッケージ構造の断面図である。
【図１３】第８のパッケージ構造の断面図である。
【図１４】ＭＲＡＭ素子に外部から作用すると想定される磁界強度の例を示す図である。
【符号の説明】
１０……磁気シールドパッケージ、１１……ＭＲＡＭ素子、１２……ワイヤ、１３……リードフレーム、１４……磁気シールド部材、１４ａ……第１シールド部材、１４ｂ……第２シールド部材、１５……ボール電極、１６……ピン電極。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic shield package of a magnetic nonvolatile memory element, and more particularly to a magnetic shield package of a magnetic nonvolatile memory element for suppressing the influence of an external magnetic field on the magnetic nonvolatile memory element.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a semiconductor memory, for example, magnetic random access memory (hereinafter referred to as “MRAM”) has been developed as reported in, for example, the 116th meeting of the Japan Society of Applied Magnetics.
[0003]
An MRAM element is a semiconductor memory that uses a magnetoresistive effect based on a spin-dependent conduction phenomenon unique to nanomagnets, and is a non-volatile memory that can hold memory without external power supply.
[0004]
Information writing in this MRAM element is performed by inverting the magnetic spins of the crossed cells by the combined magnetic field at the intersections of the bit lines and word lines wired in a matrix, and storing the directions as “1” and “0” information. To do. Further, reading is performed using a TMR (Tunneling MagnetoResistance) effect applying the magnetoresistance effect. The TMR effect is a phenomenon in which the resistance value changes depending on the direction of spin, and information “1” or “0” is detected based on the level of resistance.
[0005]
The MRAM element is expected as a power-saving, high-speed and nonvolatile large-capacity memory.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the MRAM element uses a magnetic material for memory retention, there is a problem that information is erased or rewritten by an external magnetic field.
[0007]
The MRAM element is actually used mainly on a high-density mounting substrate inside the electronic device. On such a high-density mounting substrate, semiconductor elements, communication elements, ultra-small motors, and the like are mounted with high density due to recent developments in mounting technology. In addition, an antenna element, various mechanical parts, a power source, and the like are densely mounted inside the electronic device to constitute one device.
[0008]
A magnetic field formed by each element or the like acts as an external magnetic field on the MRAM element arranged in a state where these elements and components are close to each other.
FIG. 14 is a diagram showing an example of the magnetic field strength assumed to act on the MRAM element from the outside.
[0009]
From the motor arranged on the mounting substrate, for example, an alternating magnetic field with a magnetic field intensity of about 200 Oe to 300 Oe and a frequency of about 50 Hz to 60 Hz is provided, and from the power supply unit, a magnetic field intensity of about 100 Oe to 300 Oe and a frequency of about 50 Hz to several MHz. It is assumed that the alternating magnetic field acts on the MRAM element. A magnetic field component having a relatively low frequency is constantly generated from a motor, a power supply unit, and the like.
[0010]
In addition, a permanent magnet or the like may be disposed near the MRAM element. In this case, for example, a direct current (DC) magnetic field having a magnetic field strength of about 1000 Oe may act on the MRAM element. Further, it is assumed that the magnetic field (substrate near magnetic field) formed in the vicinity of the mounting substrate acts on the MRAM element as a high frequency magnetic field having a magnetic field strength of about 100 Oe and a frequency exceeding several MHz.
[0011]
Thus, a DC magnetic field component or an AC magnetic field component in a wide frequency range from a low frequency to a high frequency is mixed around the mounted MRAM element. On the other hand, the reversal magnetic field strength of the MRAM element is about 30 Oe to 50 Oe, and establishment of a magnetic shielding method for preventing the ingress of external magnetism is indispensable for ensuring the record retention reliability of the MRAM element.
[0012]
The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a magnetic shield package for an MRAM element in which the influence of an external magnetic field on the MRAM element is suppressed to improve the record retention reliability.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a magnetic shield package of an MRAM element that suppresses the influence of an external magnetic field on the MRAM element, the MRAM element is magnetically continuous formed by bonding molded bodies formed using a soft magnetic material . There is provided a magnetic shield package for an MRAM element, which is surrounded by a magnetic shield member and arranged magnetically in a hermetically sealed state.
[0014]
According to such a magnetic shield package of the MRAM element, since the MRAM element is surrounded and magnetically sealed by the magnetic shield member formed using the soft magnetic material, the magnetic flux reaching the magnetic shield member is magnetically It becomes easy to advance inside the shield member, or the strength is weakened by being absorbed inside the shield member. Furthermore, the MRAM element is protected from an external magnetic field acting from various directions.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a plan view of the magnetic shield package of the MRAM element, FIG. 2 is a side view of the magnetic shield package of the MRAM element, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
[0016]
As shown in FIGS. 1 and 3, the MRAM element 11 in the magnetic shield package 10 is connected to a lead frame 13 by a wire 12. As shown in FIGS. 1 to 3, the entire periphery of the MRAM element 11 is surrounded by a hollow magnetic shield member 14.
[0017]
Here, the magnetic shield member 14 is formed so that a part of the lead frame 13 goes out of the magnetic shield member 14 in order to draw out the signal line (lead) to the outside of the magnetic shield package 10. The MRAM element 11 is surrounded by the magnetic shield member 14 having such a shape and disposed in a sealed state.
[0018]
The magnetic shield member 14 of such a magnetic shield package 10 is formed using an insulating soft magnetic material. As this insulating soft magnetic material, in particular, a material having high magnetic permeability can be suitably used. Thus, by protecting the MRAM element 11 with the magnetic shield member 14 using an insulating soft magnetic material, it is possible to suppress the influence of an external magnetic field on the MRAM element 11.
[0019]
That is, conventionally, for a low-frequency magnetic field, a material having a high magnetic permeability is arranged in the vicinity of the MRAM element, and more magnetic flux flows in the substance, so that the magnetic flux to the MRAM element is reduced. A method of suppressing the approach was taken. For high-frequency magnetic fields, a method has been adopted in which an electromagnetic wave absorbing material is disposed in the vicinity of the MRAM element and the magnetic flux that has entered the MRAM element is converted into thermal energy and absorbed.
[0020]
On the other hand, in the present invention, the MRAM element 11 is protected from an external magnetic field by the magnetic shield member 14 formed using an insulating soft magnetic material. FIG. 4 is an explanatory view of the magnetic shield mechanism in the magnetic shield package of the MRAM element.
[0021]
When the magnetic shield package 10 having the above-described configuration is placed in a low-frequency magnetic field, the magnetic flux that has reached the soft magnetic magnetic shield member 14 has an internal part of the magnetic shield member 14 due to the contribution of the real part μ ′ term of its magnetic permeability. Likes to progress. Thereby, the course of the magnetic flux is changed, and the magnetic flux is prevented from entering the MRAM element 11.
[0022]
Further, in the high frequency magnetic field, the magnetic flux reaching the magnetic shield member 14 is absorbed as thermal energy inside the magnetic shield member 14 due to the contribution of the imaginary part μ ″ term of the magnetic permeability. The entrance of the magnetic flux to the element 11 is suppressed.
[0023]
Further, since the MRAM element 11 is hermetically sealed by the magnetic shield member 14, it is effectively protected against magnetic flux from various directions.
Therefore, the influence of the external magnetic field on the MRAM element 11 can be suppressed, and the record retention reliability of the MRAM element 11 can be improved. Further, it is possible to suppress the generation of noise due to transistor switching.
[0024]
Further, in this magnetic shield package 10, since the entire MRAM element 11 is protected from an external magnetic field, for example, a soft magnetic plate is formed on the MRAM element 11 or a soft film that is a passivation film on the MRAM element 11 itself. There is no need to form a magnetic insulating film.
[0025]
Various insulating soft magnetic materials can be used to form the magnetic shield member 14 of the magnetic shield package 10. Examples of such insulating soft magnetic materials include NiZn ferrite, MnZn ferrite, MgMn ferrite, NiZnCu ferrite, NiZnCo ferrite, and other soft magnetic ferrites generally having a spinel structure (MeFe 2 O 4 , Me = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Li 0.5 Fe 0.5, Ni x Zn 1-x, Mn x Zn 1-x, Ni x Zn y Cu 1-xy, Ni x Cu 1-x, Ni x Cu y Co 1- xy, Cu x Zn 1-x , Li x Zn 1-x, Mg x Mn 1-x, Ni x Zn y Co 1-xy) is preferably used.
[0026]
Due to its soft magnetic properties, such soft magnetic ferrite has the effect of suppressing the entrance of magnetic flux by changing the course of magnetic flux or absorbing its energy for low-frequency magnetic fields and high-frequency magnetic fields as described above. To express. Further, the soft magnetic ferrite has a high electric resistance, and a short circuit at the contact portion between the magnetic shield member 14 and the signal line drawn to the outside of the magnetic shield package 10 is prevented.
[0027]
In addition, if the magnetic shield package 10 has a configuration in which an insulating coating is applied to a portion of the signal line that contacts the magnetic shield member 14, the magnetic shield member 14 may be formed using a conductive soft magnetic material. Is possible. As such conductive soft magnetic materials, soft magnetic metal powders such as Fe, Co, and Ni, and soft magnetic alloy powders having high permeability such as FeNi, FeCo, FeAl, FeSi, FeSiAl, FeSiB, and CoSiB are suitable. Used.
[0028]
Next, the formation and effects of the magnetic shield package 10 will be described with specific examples.
FIG. 5 is a perspective view of the magnetic shield package in the forming process.
[0029]
As the insulating soft magnetic material of the magnetic shield member 14, a known NiZn ferrite (Ni 0.3 Zn 0.7 ) Fe 2 O 4 powder is used. The NiZn ferrite powder is divided into a first shield member 14a on the MRAM element 11 mounting surface side of the lead frame 13 and a second shield member 14b on the opposite surface side to the MRAM element 11 mounting surface, respectively. Mold.
[0030]
Here, when the first shield member 14a and the second shield member 14b are bonded to each other by the method described later to form the magnetic shield member 14, a part of the lead frame 13 comes out of the magnetic shield member 14. Mold with such shape and size.
[0031]
The first shield member 14a and the second shield member 14b thus molded are then fired at a temperature of 1100 ° C. for 5 hours to form a sintered body. At the time of firing, the compact is thermally shrunk. Therefore, when forming the first shield member 14a and the second shield member 14b, the compact is compacted to a predetermined size in anticipation of the shrinkage rate of the compact during firing.
[0032]
The MRAM element 11 is bonded to the lead frame 13 using a known 42 alloy, and thereafter connected by a wire 12 of Au wire. Then, the first shield member 14a and the second shield member 14b are covered and bonded from the MRAM element 11 mounting surface side and the surface opposite to the mounting surface of the lead frame 13, respectively. In this bonding, it is important to bring the first shield member 14a and the second shield member 14b into close contact so that magnetic flux does not enter from the outside.
[0033]
This adhesion can be performed using a normal adhesive, and an adhesive resin containing insulating magnetic powder can also be suitably used. In addition, when the signal line is insulation-coated, an adhesive resin containing conductive magnetic powder can be used.
[0034]
The effect of suppressing the external magnetic field by the magnetic shield package 10 formed in this way was verified. Here, instead of the MRAM element 11 and the lead frame 13, a loop antenna having a diameter of 7 mm was sealed with a magnetic shield member 14 formed of NiZn ferrite, and the magnetic field strength was measured inside. For comparison, the magnetic field strength was also measured when sealed with a magnetic shield member made of only nonmagnetic ceramics.
[0035]
As a result, the magnetic shielding member 14 made of NiZn ferrite obtained a magnetic field strength reduction effect of about 95% as compared with the ceramic magnetic shielding member. Even when a motor having a magnetic field strength of 300 Oe was disposed outside the magnetic shield member 14, the magnetic field strength inside the magnetic shield member 14 could be reduced to 30 Oe or less.
[0036]
As described above, the MRAM element 11 is hermetically sealed by the magnetic shield member 14 formed of an insulating soft magnetic material (conductive soft magnetic material when the signal line is insulation-coated). The influence of the magnetic field can be suppressed. Therefore, the record retention reliability of the MRAM element 11 can be improved.
[0037]
In recent years, mounting forms such as BGA (Ball Grid Array) and PGA (Pin Grid Array) are often employed due to demand for high-density mounting.
With respect to the MRAM element having such a mounting form, the magnetic shield package can have a package structure as shown in FIGS. 6 to 13 below in order to suppress the influence of an external magnetic field. 6 to 13, the same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
[0038]
6 is a cross-sectional view of the first package structure, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the second package structure.
Both the first and second package structures shown in FIGS. 6 and 7 are BGA package structures.
[0039]
In the first and second package structures, the lead frame 13 in which the MRAM element 11 is connected by the wire 12 is connected to the substrate via a plurality of ball electrodes 15. In FIG. 6, the magnetic shield member 14 is provided from the surface of the lead frame 13 on the MRAM element 11 mounting side to the upper part, and in FIG. 7, the magnetic shield member 14 is provided from the side surface of the lead frame 13 to the upper part of the MRAM element 11 mounting side. As a result, the MRAM element 11 is enclosed and sealed by the magnetic shield member 14, and the entry of the magnetic flux of the external magnetic field is suppressed.
[0040]
FIG. 8 is a cross-sectional view of the third package structure.
The third package structure shown in FIG. 8 is a PGA package structure, and is a BGA type in which a ball electrode 15 is provided at the tip of the pin electrode 16.
[0041]
In the third package structure, the magnetic shield member 14 is provided so as to surround the MRAM element 11 including the wire 12 only by exposing the tip end portion of the pin electrode 16 to the outside. Thereby, the magnetic flux of the external magnetic field acting from various directions on the MRAM element 11 is suppressed.
[0042]
FIG. 9 is a sectional view of the fourth package structure, and FIG. 10 is a sectional view of the fifth package structure.
The fourth and fifth package structures shown in FIGS. 9 and 10 are both BGA package structures.
[0043]
In the fourth and fifth package structures, the magnetic shield member 14 is provided on the upper surface of the MRAM element 11 or on the upper surface and side surfaces. Thereby, the approach of the magnetic flux from the MRAM element 11 upper surface side can be suppressed.
[0044]
11 is a sectional view of the sixth package structure, FIG. 12 is a sectional view of the seventh package structure, and FIG. 13 is a sectional view of the eighth package structure.
Among the sixth, seventh, and eighth package structures shown in FIGS. 11 to 13, the sixth package structure is a BGA package structure, and the seventh and eighth package structures are PGAs having pin electrodes 16. It has a package structure. Further, the eighth package structure is a BGA type in which the ball electrode 15 is provided at the tip of the pin electrode 16.
[0045]
In the sixth, seventh, and eighth package structures, the magnetic shield member 14 is provided so as to surround the periphery of the MRAM element 11 only by exposing a part of the electrode to the outside. As a result, similarly to the third package structure shown in FIG. 8, the magnetic flux of the external magnetic field acting from various directions of the MRAM element 11 is suppressed.
[0046]
As described above, even if the package structure has a mounting form such as BGA or PGA in which the MRAM element 11 is electrically connected to the substrate via the electrode having a shape such as the ball electrode 15 or the pin electrode 16, the magnetic field against the external magnetic field is not affected. Shielding is possible.
[0047]
In the above description, the MRAM element 11 is sealed with the magnetic shield member 14, but the entire multichip module incorporating other active elements and components other than the MRAM element 11 is sealed with the magnetic shield member. It is also possible to configure. As a result, the entire module can be protected from the external magnetic field, and a more reliable module can be formed.
[0048]
In the above description, the magnetic shield member 14 is formed of an insulating soft magnetic material (or a conductive soft magnetic material when the signal line is insulated). In the present invention, in addition, the MRAM element 11 can be protected from an external magnetic field by forming a film made of an insulating or conductive soft magnetic material on the surface of a magnetic or non-magnetic molded body. It is.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the MRAM element is surrounded by a magnetic shield member formed using a soft magnetic material and arranged in a sealed state. As a result, entry of magnetic flux into the MRAM element is suppressed with respect to an external magnetic field extending from a low frequency to a high frequency, and its record retention reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a magnetic shield package of an MRAM element.
FIG. 2 is a side view of a magnetic shield package of an MRAM element.
3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a magnetic shield mechanism in a magnetic shield package of an MRAM element.
FIG. 5 is a perspective view of a magnetic shield package in a formation process.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a first package structure.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a second package structure.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a third package structure.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a fourth package structure.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a fifth package structure.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a sixth package structure.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a seventh package structure.
FIG. 13 is a cross-sectional view of an eighth package structure.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a magnetic field strength assumed to act on the MRAM element from the outside.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Magnetic shield package, 11 ... MRAM element, 12 ... Wire, 13 ... Lead frame, 14 ... Magnetic shield member, 14a ... First shield member, 14b ... Second shield member, 15 ... Ball electrode, 16 ... pin electrode.

Claims (5)

磁気不揮発性メモリ素子に対する外部磁界の影響を抑制する磁気不揮発性メモリ素子の磁気シールドパッケージにおいて、
磁気不揮発性メモリ素子が、軟磁性材料を用いて形成された成形体同士を接着してなる磁気的に連続した磁気シールド部材に囲まれて、磁気的に密閉状態で配置されていることを特徴とする磁気不揮発性メモリ素子の磁気シールドパッケージ。In a magnetic shield package of a magnetic non-volatile memory element that suppresses the influence of an external magnetic field on the magnetic non-volatile memory element,
The magnetic non-volatile memory element is surrounded by a magnetically continuous magnetic shield member formed by bonding molded bodies formed using a soft magnetic material, and is arranged in a magnetically sealed state. Magnetic shield package of magnetic non-volatile memory element. 前記磁気不揮発性メモリ素子の信号線が外部に引き出されていることを特徴とする請求項１記載の磁気不揮発性メモリ素子の磁気シールドパッケージ。2. A magnetic shield package for a magnetic nonvolatile memory element according to claim 1, wherein a signal line of the magnetic nonvolatile memory element is drawn to the outside. 前記軟磁性材料は、軟磁性フェライトであることを特徴とする請求項１記載の磁気不揮発性メモリ素子の磁気シールドパッケージ。  2. The magnetic shield package of a magnetic nonvolatile memory element according to claim 1, wherein the soft magnetic material is soft magnetic ferrite. 前記軟磁性材料は、前記信号線の前記磁気シールド部材と接触する部分に絶縁コーティングが施されているときには、軟磁性金属または軟磁性合金であることを特徴とする請求項２記載の磁気不揮発性メモリ素子の磁気シールドパッケージ。3. The magnetic non-volatile material according to claim 2, wherein the soft magnetic material is a soft magnetic metal or a soft magnetic alloy when an insulating coating is applied to a portion of the signal line that contacts the magnetic shield member . Magnetic shield package for memory elements. 前記成形体は、その表面に前記軟磁性材料の膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気不揮発性メモリ素子の磁気シールドパッケージ。The magnetic shield package of the magnetic nonvolatile memory element according to claim 1, wherein the soft magnetic material film is formed on a surface of the molded body .
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