JP5448393B2 - Stacked semiconductor package and stacked semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、積層型半導体パッケージおよび、これを有する積層型半導体装置に関するものである。
The present invention is a stacked semiconductor package and to a stacked type semiconductor device having the same.
近年、電子機器の小型化や高機能化に伴う高集積化に対応して、半導体素子をはじめとする電子部品が高密度に搭載された半導体パッケージに関する開発が活発に行なわれている。例えば、グリッド状にランドを持つBGA(Ball Grid Array)パッケージやCSP(Chip Scale Package)が採用されている。また更なる高密度化に対応するために、複数の半導体パッケージを上下に積み重ねて一体的に積層したPOP(Package On Package)と呼ばれる積層型半導体パッケージが使用されるようになってきている。 2. Description of the Related Art In recent years, development of a semiconductor package in which electronic components such as semiconductor elements are mounted at high density has been actively carried out in response to high integration due to miniaturization and high functionality of electronic devices. For example, a BGA (Ball Grid Array) package or CSP (Chip Scale Package) having lands in a grid shape is employed. In order to cope with higher density, a stacked type semiconductor package called POP (Package On Package) in which a plurality of semiconductor packages are stacked one above the other and integrated is increasingly used.
しかしながら、POP構造は半導体素子を実装した半導体パッケージが3次元的に接続されるので、上層に存在するパッケージに実装された半導体素子ほど、下層の半導体パッケージを介して接続されるために電源供給線路の接続点が多くなり、接続距離も長くなる。従って、電源供給経路のインダクタンスが大きくなり、電源バウンスが発生して、安定した信号品質が保てなくなってしまう。 However, in the POP structure, the semiconductor package on which the semiconductor element is mounted is three-dimensionally connected, so that the semiconductor element mounted on the package existing in the upper layer is connected via the lower-layer semiconductor package. The number of connection points increases and the connection distance also increases. Therefore, the inductance of the power supply path is increased, power bounce occurs, and stable signal quality cannot be maintained.
ここで、電源バウンスとは上記インダクタンス成分により逆起電圧が生じ、電源供給線路の電圧が変動することである。この解決法として、2層目の半導体パッケージの裏面に1層目の半導体パッケージと接合する半田ボール群と、プリント配線基板と直接接合する電源用のはんだ群とを設けることにより、2層目の半導体パッケージの電源供給経路を簡素化する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の方法は、プリント配線基板と直接接合する半田群を設ける必要があることから、1層目の半導体パッケージよりも2層目の半導体パッケージのサイズが大きくなってしまい、積層型半導体パッケージ全体の実装面積が大きくなるという問題がある。 However, in the above conventional method, since it is necessary to provide a solder group that is directly bonded to the printed wiring board, the size of the second-layer semiconductor package becomes larger than the first-layer semiconductor package. There is a problem that the mounting area of the entire package becomes large.
よって、実装面積を大きくすることなく、電源バウンスを減少させ、安定した信号品質を供給する積層型半導体パッケージが求められている。 Therefore, there is a need for a stacked semiconductor package that reduces power supply bounce and provides stable signal quality without increasing the mounting area.
本発明の一つの態様によれば、積層型半導体パッケージは、第1半導体パッケージと、該第1半導体パッケージに積層された第2半導体パッケージと、第1半導体パッケージと第2半導体パッケージとの間に設けられ、第1半導体パッケージおよび第2半導体パッケージに接続されるコンデンサとを有し、コンデンサは、対向する平板状の第1導体および第2導体からなる少なくとも1つの導体対と、第1導体から該第1導体と同一平面上にそれぞれ延在するとともに少なくとも一部同士が第1導体を挟んで対向する第1端子部および第2端子部と、第2導体から該第2導体と同一平面上にそれぞれ延在するとともに少なくとも一部同士が第2導体を挟んで対向する第3端子部および第4端子部とを有し、第1端子部および第3端子部は、第2半導体パッケージに接続され、第2端子部および第4端子部は、第1半導体パッケージに接続される。この積層型半導体パッケージを、第1積層型半導体パッケージという。また、第1積層型半導体パッケージにおいて、コンデンサにおける第1導体および第2導体はそれぞれ四角形状であり、第1端子部および第2端子部は、第1導体の対向する2辺の中央部からそれぞれ延在し、第3端子部および第4端子部は、第2導体の対向する2辺の中央部からそれぞれ延在している。この積層型半導体パッケージを、第2積層型半導体パッケージという。また、第2積層型半導体パッケージにおいて、コンデンサにおける導体対を第1導体と第2導体の対向方向に平面透視したときに、第1端子部と第3端子部は一部のみ重複し、第2端子部と第4端子部は一部のみ重複している。この積層型半導体パッケージを、第3積層型半導体パッケージという。
According to one aspect of the present invention, a stacked semiconductor package includes a first semiconductor package, a second semiconductor package stacked on the first semiconductor package, and the first semiconductor package and the second semiconductor package. A capacitor connected to the first semiconductor package and the second semiconductor package, wherein the capacitor is composed of at least one conductor pair composed of opposing first and second flat plate conductors, and a first conductor. A first terminal portion and a second terminal portion that extend on the same plane as the first conductor and at least partially face each other across the first conductor, and from the second conductor on the same plane as the second conductor Each of the first terminal portion and the third terminal portion has a third terminal portion and a fourth terminal portion that face each other with the second conductor interposed therebetween. Connected to the semiconductor package, the second terminal portion and the fourth terminal portions are connected to the first semiconductor package. This stacked semiconductor package is referred to as a first stacked semiconductor package. Further, in the first stacked semiconductor package, the first conductor and the second conductor in the capacitor are each in a quadrangular shape, and the first terminal portion and the second terminal portion are respectively from the central portions of the two opposite sides of the first conductor The third terminal portion and the fourth terminal portion extend from the central portions of the two opposite sides of the second conductor, respectively. This stacked semiconductor package is referred to as a second stacked semiconductor package. Further, in the second stacked semiconductor package, when the conductor pair in the capacitor is seen in a plan view in the opposing direction of the first conductor and the second conductor, the first terminal portion and the third terminal portion partially overlap, Only a part of the terminal portion and the fourth terminal portion overlap. This stacked semiconductor package is referred to as a third stacked semiconductor package.
また、第3積層型半導体パッケージにおいて、好ましくは、コンデンサは、第1端子部に接続される第1端子電極と、第2端子部に接続される第2端子電極と、第3端子部に接続される第3端子電極と、第4端子部に接続される第4端子電極とを有し、第1端子電極および第2端子電極は、第1端子部および第2端子部の対向方向に垂直な面をそれぞれ有し、第3端子電極および第4端子電極は、第3端子部および第4端子部の対向方向に垂直な面をそれぞれ有する。この積層型半導体パッケージを、第4積層型半導体パッケージという。
Further, Oite the third stacked semiconductor package, preferably, the capacitor has a first terminal electrode connected to the first terminal portion, and a second terminal electrode connected to the second terminal unit, the third terminal A third terminal electrode connected to the first terminal portion and a fourth terminal electrode connected to the fourth terminal portion, wherein the first terminal electrode and the second terminal electrode are opposed to the first terminal portion and the second terminal portion. The third terminal electrode and the fourth terminal electrode have surfaces perpendicular to the opposing direction of the third terminal portion and the fourth terminal portion, respectively. This stacked semiconductor package is referred to as a fourth stacked semiconductor package.
また、第3または第4積層型半導体パッケージにおいて、好ましくは、コンデンサにおける導体対を第1導体と第2導体の対向方向に平面透視したときに、第1端子部と第2端子部の対向方向に垂直な直線に関して、第3端子部は第1端子部と同じ側にあり、第4端子部は、第2端子部と同じ側にあり、放電時には、第1導体から第1端子部を通って第1端子電極へと第1電流が流れると共に、該第1電流とは逆極性の第2電流が第3端子電極から第3端子部を通って第2導体へと流れる電流ループが形成され、充電時には、第2端子電極から第2端子部を通って第1導体へ第3電流が流れると共に、該第3電流とは逆極性の第4電流が第2導体から第4端子部を通って第4端子電極へと流れる電流ループが形成される。この積層型半導体パッケージを、第6積層型半導体パッケージという。
The third or fourth stacked semiconductor package Oite di, preferably, when the conductor pairs in a plan perspective in the opposing direction of the first conductor and the second conductor in the capacitor, the first terminal portion and second terminal portion , The third terminal portion is on the same side as the first terminal portion, the fourth terminal portion is on the same side as the second terminal portion, and the first conductor to the first terminal during discharge A first current flows through the first terminal electrode to the first terminal electrode, and a second current having a polarity opposite to the first current flows from the third terminal electrode through the third terminal section to the second conductor. When charging, a third current flows from the second terminal electrode through the second terminal portion to the first conductor, and a fourth current having a polarity opposite to that of the third current flows from the second conductor to the fourth terminal. A current loop that flows through the portion to the fourth terminal electrode is formed. This stacked semiconductor package is referred to as a sixth stacked semiconductor package.
本発明の一つの態様によれば、積層型半導体装置は、上記積層型半導体パッケージのいずれかと、第1半導体パッケージに搭載される第1半導体素子と、第2半導体パッケージに搭載される第2半導体素子とを有する。
According to one aspect of the present invention, a stacked semiconductor device includes any one of the stacked semiconductor packages, a first semiconductor element mounted on the first semiconductor package, and a second semiconductor mounted on the second semiconductor package. Device.
本発明の積層型半導体パッケージによれば、実装面積を大きくすることなく、電源バウンスを減少させ、安定した信号品質を供給する積層型半導体パッケージを実現することができる。 According to the stacked semiconductor package of the present invention, it is possible to realize a stacked semiconductor package that reduces power supply bounce and supplies stable signal quality without increasing the mounting area.
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の積層型半導体パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。本実施の形態による積層型半導体パッケージ1は、第1基板2aを有する第1半導体パッケージと、第2基板2bを有する第2半導体パッケージとを備える。第2半導体パッケージは、第1半導体パッケージに積層されている。半導体素子4a,4bは、それぞれ第1基板2aおよび第2基板2bに搭載されている。また、第1基板2aと第2基板2bとの間には、コンデンサ3が設けられている。コンデンサ3は、隣接する第1基板2aおよび第2基板2bの電源配線同士および接地配線同士を接続する。第1基板2aおよび第2基板2bの信号配線同士は、半田ボール5bによって接続される。なお、第1半導体パッケージおよび第2半導体パッケージに半導体素子4a,4bを搭載することにより、積層型半導体装置が構成される。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of a stacked semiconductor package of the present invention. The
また、第1基板2aは、半田ボール5aによって、プリント配線基板6に接続される。第1基板2aの金属配線は、プリント配線基板6上に形成された外部電気回路に、半田ボール5bによって、電気的に接続される。
The
半導体素子4aには、スイッチング動作に必要な電荷が、半田ボール5a、および第1基板2aの金属配線を介して供給される。一方、半導体素子4bには、スイッチング動作に必要な電荷が、コンデンサ3から第2基板2bの金属配線を介して供給される。コンデンサ3は、電荷を蓄積している。これらの電荷は、プリント配線基板6から、半田ボール5aおよび第1基板2aの金属配線を介してコンデンサ3に供給される。
The electric charge necessary for the switching operation is supplied to the
このように、半導体素子4bの動作に必要な電荷は、第1基板2aおよび第2基板2bの間に配置されたコンデンサ3から供給されるため、半導体素子4bへの電荷供給経路が短くなる。これによって、電源供給経路に付随するインダクタンスにより生じる電圧の変動、すなわち半導体素子4bに供給される電源供給回路の電源バウンスは小さくなる。
As described above, since the charge necessary for the operation of the
次に、本実施の形態による積層型半導体パッケージ1において、第1基板2aおよび第2基板2bの間に配置されるコンデンサ3の構造を説明する。
Next, the structure of the
図2は、コンデンサ3の参考例の1つを示し、(a)は斜視図、(b)〜(c)はコンデンサ3における導体が形成された一部の誘電体層を導体の面方向に垂直に平面視した場合の平面図である。これらの図に示すコンデンサ3は、積層コンデンサであり、交互に配置された第1導体21および第2導体22と、第1導体21と第2導体22との間に配置された誘電体層31とを有する。複数の誘電体層31は、1つの積層体32を構成する。
FIG. 2 shows one of reference examples of the
また、コンデンサ3は、第1端子部23、第2端子部24、第3端子部25および第4端子部26を備える。第1端子部23および第2端子部24は、第1導体21から該第1導体21と同一平面上にそれぞれ延在している。第1端子部23および第2端子部24は、少なくとも一部同士が第1導体21を挟んで対向している。第3端子部25および第4端子部26は、第2導体22から該第2導体21と同一平面上にそれぞれ延在している。第3端子部25および第4端子部26は、少なくとも一部同士が第2導体22を挟んで対向している。
The
ここで、第3端子部は、第1端子部と第2端子部が対向する方向に垂直な直線に関して、第1端子部と同じ側にあり、第4端子部は、第2端子部と同じ側にある。そして、第1端子部と第3端子部は、半導体素子収納用パッケージ2bに接続され、第2端子部と第4端子部は、半導体素子収納用パッケージ2aに接続される。
Here, the third terminal portion is on the same side as the first terminal portion with respect to a straight line perpendicular to the direction in which the first terminal portion and the second terminal portion face each other, and the fourth terminal portion is the same as the second terminal portion. On the side. The first terminal portion and the third terminal portion are connected to the semiconductor
さらに、コンデンサ3は、第1端子部23に接続される第1端子電極27と、第2端子部24に接続される第2端子電極28と、第3端子部25に接続される第3端子電極29と、第4端子部26に接続される第4端子電極30とを備える。
Further, the
積層体32は、1層あたり1μm〜5μmの厚みに形成された長方形の複数の誘電体層31を、例えば70層〜600層積層することにより構成される直方体状の誘電体ブロックである。誘電体層31の材料としては、例えば、チタン酸バリウム,チタン酸カルシウム,またはチタン酸ストロンチウムを主成分とする誘電体材料が用いられる。
The
第1導体21および第2導体22は、0.5μm〜2μmの厚みに形成された導体パターンである。第1導体21および第2導体22は、積層体32の内部で誘電体層31を挟んで互いに対向するように交互に配置されている。第1導体21および第2導体22の材料としては、例えば、ニッケル,銅,ニッケル−銅,または銀−パラジウム等の金属を主成分とする導体材料が用いられる。
The
第1端子部23および第2端子部24は、第1導体21の対向する2辺の中央部からそれぞれ積層体32の周囲に引き出された導体パターンである。第1端子部23および第2端子部24は、積層体32の周囲に形成された第1端子電極27および第2端子電極28にそれぞれ電気的に接続される。また、第3端子部25および第4端子部26は、第2導体22の対向する2辺の中央部からそれぞれ積層体32の周囲に引き出された導体パターンである。第3端子部25および第4端子部26は、積層体32の周囲に形成された第3端子電極29および第4端子電極30にそれぞれ電気的に接続される。
The first
第1端子電極27、第2端子電極28、第3端子電極29、および第4端子電極30は、それぞれ積層体32の周囲に配置される帯状の電極である。これらの端子電極27−30の厚みは、2μm〜70μmである。第1端子電極27は、積層体32の積層方向の上下に位置する第1端子部23同士を電気的に接続する。第2端子電極28は、積層体32の積層方向の上下に位置する第2端子部24同士を電気的に接続する。第3端子電極29は、積層体32の積層方向の上下に位置する第3端子部25同士を電気的に接続する。第4端子電極29は、積層体32の積層方向の上下に位置する第4端子部26同士を電気的に接続する。
The first
第1端子電極27、第2端子電極28、第3端子電極29、および第4端子電極30の材料としては、例えば、ニッケル,銅,銀,またはパラジウム等の金属を主成分とする導体材料が用いられる。
As a material of the first
以下に、コンデンサ3の動作について説明する。積層型半導体パッケージ1において、半導体素子4bがスイッチング動作を行う場合、半導体素子4bにより消費される電荷を補うためにコンデンサ3に蓄えられた電荷が放電される。放電時には、第1導体21から第1端子部23を通って第1端子電極27へと電流(A)が流れると共に、これとは逆極性の電流(B)が第3端子電極29から第3端子部25を通って第2導体22へと流れる電流ループを形成する。また、充電時には、第2端子電極28から第2端子部24を通って第1導体21へ電流(A’)が流れると共に、これとは逆極性の電流(B’)が第2導体22から第4端子部26を通って第4端子電極30へと流れる電流ループを形成する。コンデンサ3の寄生インダクタンスはこの電流ループを貫く磁束の大きさによって決定される。磁束は電流の流れ方向に対し垂直に電流を右回りに取り巻く様に発生するため、電流の向きが逆向きの場合、磁束も逆向きとなり互いに打ち消しあう。
Hereinafter, the operation of the
このように、放電時および充電時において、コンデンサ3に流れる電流の向きが逆方向となるため、第1導体21と第2導体22との間、および第1端子部23と第3端子部25との間、および第2端子部22と第4端子部26との間のおのおので、互いに発生する磁束を弱め合い、コンデンサ3の寄生インダクタンスを小さくすることができる。これにより、積層型半導体装置の電源バウンスを減少させ、安定して半導体素子を動作させることができる。
As described above, the direction of the current flowing through the
積層型半導体パッケージによれば、第2半導体パッケージのサイズを大きくし、プリント配線板から直接電荷を供給することなく、安定した電源供給が行える。さらに、第1半導体パッケージと第2半導体パッケージとの間に設けられたコンデンサにより、第1の半導体パッケージに搭載された半導体素子と第2の半導体パッケージの間に一定の距離を置くことができ、熱の滞留を防ぐことができるため、安定して半導体素子を動作させることができる。
According to the product layer type semiconductor package, the size of the second semiconductor package is increased, without supplying direct charge from the printed wiring board, can be performed stable power supply. Furthermore, a capacitor provided between the first semiconductor package and the second semiconductor package can place a certain distance between the semiconductor element mounted on the first semiconductor package and the second semiconductor package, Since heat retention can be prevented, the semiconductor element can be stably operated.
積層型半導体パッケージ1において、第1基板2aおよび第2基板2bは、例えば、酸化アルミニウム質焼結体,窒化アルミニウム質焼結体,炭化珪素質焼結体,窒化珪素質焼結体,ムライト質焼結体、またはガラスセラミックス等の無機絶縁材料からなる。
In the product layer
また、金属配線は、半導体素子4a,4bとプリント配線基板6とを電気的に接続する機能を有している。このような金属配線は、例えば、タングステン(W),モリブデン(Mo),モリブデン−マンガン(Mo−Mn),銅(Cu),銀(Ag)、もしくは銀−パラジウム(Ag−Pd)等の金属粉末メタライズ、または銅(Cu),銀(Ag),ニッケル(Ni),クロム(Cr),チタン(Ti),金(Au)、もしくはニオブ(Nb)またはそれらの合金等で形成される。この金属配線は、メタライズ法等の厚膜法や、薄膜法等の金属層形成手法により、所定パターンに形成すればよい。
The metal wiring has a function of electrically connecting the
例えば金属配線を厚膜法で形成する場合、W粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、セラミックグリーンシートに所定のパターンで印刷塗布し、これらセラミックグリーンシートを積層して積層体とするとともに焼成することによって形成することができる。 For example, when a metal wiring is formed by a thick film method, a metal paste obtained by adding and mixing an appropriate organic binder or solvent to W powder is printed and applied in a predetermined pattern on a ceramic green sheet. It can be formed by stacking to form a laminate and firing.
また、第1基板2aおよび第2基板2bの無機絶縁材料は、例えばセラミックグリーンシート積層法や、押し出し成形法等の基板形成手段によって形成される。
Moreover, the inorganic insulating material of the 1st board |
これらの無機絶縁材料は以下のようにして作製される。無機絶縁材料が例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、まず、酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化カルシウムまたは酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これをドクターブレード法等でシート状となすことによってセラミックグリーンシートを得る。そして、セラミックグリーンシートに各金属配線と成る金属ペーストを所定のパターンに印刷塗布して、これらを上下に積層し、最後にこの積層体を還元雰囲気中で約1600℃の温度で焼成することによって製作される。 These inorganic insulating materials are produced as follows. When the inorganic insulating material is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, first, a suitable organic binder or solvent is added to and mixed with the raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, calcium oxide or magnesium oxide to form a slurry. A ceramic green sheet is obtained by making this into a sheet by a doctor blade method or the like. Then, a metal paste for forming each metal wiring is printed and applied in a predetermined pattern on the ceramic green sheet, and these are laminated up and down, and finally the laminate is fired at a temperature of about 1600 ° C. in a reducing atmosphere. Produced.
また、第1基板2aおよび第2基板2bの無機絶縁材料は、ポリイミド,エポキシ樹脂,フッ素樹脂,ポリノルボルネン、若しくはベンゾシクロブテン等の有機絶縁材料、またはセラミック粉末等の無機絶縁物粉末を、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で結合して成る複合絶縁材料等の電気的な絶縁材料から成っていてもよい。
The inorganic insulating material of the
例えば、複合絶縁材料からなる場合、まず酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミックスを混合した熱硬化性のエポキシ樹脂、あるいはガラス繊維を織り込んだ布にエポキシ樹脂を含浸させて成るガラスエポキシ樹脂等から成る絶縁層の上面に、有機樹脂前駆体をスピンコート法もしくはカーテンコート法等により被着させ、これを熱硬化処理することによって絶縁層を形成する。この絶縁層と、銅層を無電解めっき法や蒸着法等の薄膜形成技術およびフォトリソグラフィ技術を採用することによって形成して成る薄膜配線導体層とを交互に積層し、約170℃程度の温度で加熱硬化することによって製作される。これらの積層された無機絶縁材料の厚みは、使用する材料の特性に応じて、要求される仕様に対応する機械的強度や電気的特性等の条件を満たすように設定される。 For example, in the case of a composite insulating material, first, a thermosetting epoxy resin mixed with ceramics made of an aluminum oxide sintered body, or a glass epoxy resin made by impregnating a glass fiber woven cloth with an epoxy resin, etc. An organic resin precursor is deposited on the upper surface of the insulating layer by a spin coating method or a curtain coating method, and the insulating layer is formed by thermosetting the organic resin precursor. This insulating layer and a thin film wiring conductor layer formed by adopting a copper layer by employing a thin film forming technique such as an electroless plating method or a vapor deposition method and a photolithography technique are alternately laminated, and a temperature of about 170 ° C. It is manufactured by heating and curing. The thickness of these laminated inorganic insulating materials is set so as to satisfy the conditions such as mechanical strength and electrical characteristics corresponding to the required specifications in accordance with the characteristics of the materials used.
また、積層型半導体パッケージ1において、第1基板2aおよび第2基板2bの表面には、高速で動作するIC,LSI等の半導体素子や半導体レーザ(LD),フォトダイオード(PD)等の光半導体素子4a,4bが搭載される。この半導体素子4a,4bは、裏面側に信号用や電源用、接地用の端子(図示せず)が形成され、各端子が第1基板2aおよび第2基板2bの表面に形成されたフリップチップ用電極パッド(図示せず)に、錫−鉛(Sn−Pb)合金や錫-銀-銅(Sn−Ag−Cu)等の半田または金(Au)等から成るフリップチップ接続用導体バンプを介して電気的に接続されて実装される。
Further, in the stacked
各フリップチップ用電極パッドは、第1基板2aおよび第2基板2bに形成されている金属配線(図示せず)と、第1基板2aおよび第2基板2bの表面から内部にかけて形成されたビア導体等の貫通導体等(図示せず)とを介してそれぞれ所望の回路に電気的に接続され、半導体素子4a,4bの各端子が、対応する回路配線と電気的に接続される。
Each flip-chip electrode pad includes a metal wiring (not shown) formed on the
また、第1基板2aおよび第2基板2b内に形成された貫通導体(図示せず)は、セラミックグリーンシートに貫通孔を金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工等の加工方法により形成しておき、WやCu粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを貫通孔の内側側面の所定の領域に塗布し、これをセラミックグリーンシートの積層体とともに焼成することによって形成することができる。
The through conductors (not shown) formed in the
積層型半導体パッケージ1において、信号波形を伝送する第1基板2aおよび第2基板2b内に形成された線路導体(図示せず)は、各線路導体の配線幅および第1基板2aおよび第2基板2b内に形成された絶縁層の厚みを設定することにより、線路導体の特性インピーダンスを任意の値に設定することができる。そのため、例えば複数の線路導体により、良好な伝送特性を有する線路導体を形成することが可能となる。各線路導体の特性インピーダンスは一般的には50Ωに設定される。なお、複数の線路導体は、それぞれ異なる電気信号を伝送するものとしてもよい。
In the stacked
図3は、コンデンサ3の別の参考例の1つを示し、(a)は斜視図、(b)〜(c)はコンデンサ3における導体が形成された一部の誘電体層を導体の面方向に垂直に平面視した場合の平面図である。この参考例では、第1端子部23および第2端子部24は、第1導体21から該第1導体21と同一平面上にそれぞれ延在しており、第3端子部25および第4端子部26は、第2導体22から該第2導体21と同一平面上にそれぞれ延在している。また、第1端子部23および第2端子部24は、第1導体21の対向する2辺の端部から、その2辺に垂直な方向に延在している。第1端子部23、第2端子部24、および第1導体21は、T字型の導体パターンを構成する。同様に、第3端子部25および第4端子部26は、第2導体22の対向する2辺の端部から、その2辺に垂直な方向に延在している。第3端子部24、第4端子部25、および第2導体22は、T字型の導体パターンを構成する。
FIG. 3 shows another reference example of the
図3に示すコンデンサ3では、第1導体21および第2導体22は対向するように配置される。ここで、コンデンサ3を、第1導体21および第2導体22の面方向に垂直に、すなわち第1導体21及び第2導体22の対向方向に平面透視したとき、第1端子部23と第3端子部24は、第1導体21または第2導体22に関して同じ側に、それぞれ離間して位置している。また、第3端子部25と第4端子部26は、第1導体21または第2導体22に関して同じ側に、それぞれ離間して位置している。
In the
図3の構成においても、図2の構成と同様に、放電時および充電時において、コンデンサ3に流れる電流の向きが逆方向となるため、第1導体21と第2導体22との間、および第1端子部23と第3端子部25との間、および第2端子部22と第4端子部26との間のおのおので、互いに発生する磁束を弱め合い、コンデンサ3の寄生インダクタンスを小さくすることができる。
Also in the configuration of FIG. 3, as in the configuration of FIG. 2, the direction of the current flowing through the
また、第1端子部23と第3端子部25が離間しており、第2端子部24と第4端子部26が離間していることから、第1端子部23と第1端子電極27、第2端子部24と第2端子電極28、第3端子部25と第3端子電極29、および第4端子部26と第4端子電極30のそれぞれの電気的接続をより容易に行うことができる。さらに、半導体素子4bのスイッチング動作が高速で繰り返された場合に生じる、第2端子部24,第1導体21,および第1端子部23を介して、第2端子電極28と第1端子電極27との間を流れる貫通電流および、第3端子部25,第2導体22,および第4端子部26を介して、第3端子電極29と第4端子電極30との間を流れる貫通電流の経路を短くすることができ、コンデンサ3の寄生インダクタンスをより小さくすることができる。ここで、貫通電流とは、高速で繰り返される半導体素子4bのスイッチングによって、第2端子電極28と第1端子電極27との間、および第3端子電極29と第4端子電極30と間を直接流れる電流であり、電荷の充電および放電に直接寄与しない電流のことである。
Moreover, since the 1st
図4は、コンデンサ3の本願発明の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)〜(c)はコンデンサ3における導体が形成された一部の誘電体層を導体の面方向に垂直に平面視した場合の平面図である。この実施例では、第1端子部23および第2端子部24は、第1導体21の対向する2辺の中央部から、その2辺に垂直な方向に延在している。
4A and 4B show an embodiment of the present invention of the
本実施例では、第1導体21と第2導体22の対向方向に平面透視したときに、第1端子部23と第3端子部25は一部のみ重複し、第2端子部24と第4端子部26は一部のみ重複している。これにより、図2のコンデンサと比較して、第1端子部23と第1端子電極27、第2端子部24と第2端子電極28、第3端子部25と第3端子電極29、および第4端子部26と第4端子電極30の電気的接続をより容易に行うことができる。
In the present embodiment, when seen in a plan view in the opposing direction of the
また、図4で示した実施例において、第1端子電極27および第2端子電極28は、第1端子部23および第2端子部24の対向方向に垂直な面をそれぞれ有し、第3端子電極29および第4端子電極30は、第3端子部25および第4端子部26の対向方向に垂直な面をそれぞれ有している。よって、第1端子電極27から第4端子電極30の間で、半
導体素子4bのスイッチング動作が高速で繰り返された場合に生じる第2端子電極28から第1端子電極27へと電流が流れる方向および、第3端子電極29から第4端子電極30へと電流が流れる方向に、第1導体21と第2導体22からなる導体対が並列に複数配置されるため、多くの電流経路を確保することができ、コンデンサ3の寄生インダクタンスを小さくすることができる。
Moreover, at the embodiment shown in FIG. 4, the first
なお、本発明の積層型半導体パッケージは、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
Incidentally, the stacked semiconductor package of the present invention is not intended to be limited to the above embodiments, and various modifications as long as it does not depart from the gist of the present invention are possible.
1 ・・・積層型半導体パッケージ
2a,2b ・・・基板
3 ・・・コンデンサ
4a,4b ・・・半導体素子
5a,5b ・・・半田ボール
6 ・・・プリント配線基板
21,22 ・・・第1〜第2導体
23,24,25,26 ・・・第1〜第4端子部
27,28,29,30 ・・・第1〜第4端子電極
31 ・・・誘電体
32 ・・・積層体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該第1半導体パッケージに積層された第2半導体パッケージと、
前記第1半導体パッケージと前記第2半導体パッケージとの間に設けられ、前記第1半導体パッケージおよび前記第2半導体パッケージに接続されるコンデンサと
を有する積層型半導体パッケージであって、
前記コンデンサは、
対向する平板状の第1導体および第2導体からなる少なくとも1つの導体対と、
前記第1導体から該第1導体と同一平面上にそれぞれ延在するとともに少なくとも一部同士が前記第1導体を挟んで対向する第1端子部および第2端子部と、
前記第2導体から該第2導体と同一平面上にそれぞれ延在するとともに少なくとも一部同士が前記第2導体を挟んで対向する第3端子部および第4端子部と
を有し、
前記第1端子部および前記第3端子部は、前記第2半導体パッケージに接続され、
前記第2端子部および前記第4端子部は、前記第1半導体パッケージに接続され、
前記第1導体および前記第2導体はそれぞれ四角形状であり、
前記第1端子部および第2端子部は、前記第1導体の対向する2辺の中央部からそれぞれ延在し、
前記第3端子部および第4端子部は、前記第2導体の対向する2辺の中央部からそれぞれ延在しており、
前記導体対を前記第1導体と前記第2導体の対向方向に平面透視したときに、前記第1端子部と前記第3端子部は一部のみ重複し、前記第2端子部と前記第4端子部は一部のみ重複している積層型半導体パッケージ。 A first semiconductor package;
A second semiconductor package stacked on the first semiconductor package;
A stacked semiconductor package having a capacitor provided between the first semiconductor package and the second semiconductor package and connected to the first semiconductor package and the second semiconductor package;
The capacitor is
At least one conductor pair composed of opposing first and second flat-plate conductors;
A first terminal portion and a second terminal portion that extend from the first conductor on the same plane as the first conductor and at least partially face each other across the first conductor;
A third terminal portion and a fourth terminal portion respectively extending from the second conductor on the same plane as the second conductor and facing each other with the second conductor interposed therebetween,
The first terminal portion and the third terminal portion are connected to the second semiconductor package,
The second terminal portion and the fourth terminal portion are connected to the first semiconductor package ,
Each of the first conductor and the second conductor has a quadrangular shape,
The first terminal portion and the second terminal portion extend from central portions of two opposite sides of the first conductor, respectively.
The third terminal portion and the fourth terminal portion respectively extend from the central portions of the two opposing sides of the second conductor,
When the conductor pair is seen in a plan view in the opposing direction of the first conductor and the second conductor, the first terminal portion and the third terminal portion partially overlap, and the second terminal portion and the fourth terminal A stacked semiconductor package with terminal portions partially overlapping .
前記第1端子電極および前記第2端子電極は、前記第1端子部および前記第2端子部の対向方向に垂直な面をそれぞれ有し、
前記第3端子電極および前記第4端子電極は、前記第3端子部および前記第4端子部の対向方向に垂直な面をそれぞれ有する請求項1に記載の積層型半導体パッケージ。 The capacitor includes a first terminal electrode connected to the first terminal portion, a second terminal electrode connected to the second terminal portion, a third terminal electrode connected to the third terminal portion, A fourth terminal electrode connected to the fourth terminal portion,
The first terminal electrode and the second terminal electrode each have a surface perpendicular to the facing direction of the first terminal portion and the second terminal portion,
2. The stacked semiconductor package according to claim 1, wherein the third terminal electrode and the fourth terminal electrode each have a surface perpendicular to a facing direction of the third terminal portion and the fourth terminal portion.
第3端子部は前記第1端子部と同じ側にあり、前記第4端子部は、前記第2端子部と同じ側にあり、放電時には、前記第1導体から前記第1端子部を通って前記第1端子電極へと第1電流が流れると共に、該第1電流とは逆極性の第2電流が前記第3端子電極から前記第3端子部を通って前記第2導体へと流れる電流ループが形成され、充電時には、前記第2端子電極から前記第2端子部を通って前記第1導体へ第3電流が流れると共に、該第3電流とは逆極性の第4電流が前記第2導体から前記第4端子部を通って前記第4端子電極へと流れる電流ループが形成される請求項1または請求項2に記載の積層型半導
体パッケージ。 The third terminal with respect to a straight line perpendicular to the opposing direction of the first terminal portion and the second terminal portion when the conductor pair in the capacitor is seen in a plan view in the opposing direction of the first conductor and the second conductor. Part is on the same side as the first terminal part, the fourth terminal part is on the same side as the second terminal part, and during discharge, the first conductor passes through the first terminal part and passes through the first terminal part. A current loop is formed in which a first current flows to the terminal electrode and a second current having a polarity opposite to the first current flows from the third terminal electrode to the second conductor through the third terminal portion. During charging, a third current flows from the second terminal electrode through the second terminal portion to the first conductor, and a fourth current having a polarity opposite to the third current is transmitted from the second conductor to the first conductor. A current loop that flows through the four terminal portions to the fourth terminal electrode is formed. The stacked semiconductor package according to claim 1 or claim 2 that.
前記第1半導体パッケージに搭載される第1半導体素子と、
前記第2半導体パッケージに搭載される第2半導体素子と
を有する積層型半導体装置。 A stacked semiconductor package according to any one of claims 1 to 3 ,
A first semiconductor element mounted on the first semiconductor package;
A stacked semiconductor device comprising: a second semiconductor element mounted on the second semiconductor package.
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