JPH04291747A - 配線基板 - Google Patents
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- JPH04291747A JPH04291747A JP3056556A JP5655691A JPH04291747A JP H04291747 A JPH04291747 A JP H04291747A JP 3056556 A JP3056556 A JP 3056556A JP 5655691 A JP5655691 A JP 5655691A JP H04291747 A JPH04291747 A JP H04291747A
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、半導体素子等の電気
素子を搭載する配線基板に関するものである。
素子を搭載する配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子等の機能素子を含む信号用も
しくは電源系配線を具備した製品としては、ハイブリッ
ドＩＣや各種ＩＣパッケージなど数多くのものがある。 最近では、リードフレームおよび樹脂封止を用いた自動
化が容易で低コストないわゆるプラスチックパッケージ
の内部に、スクリーン印刷法でＡｇ−Ｐｄ系配線を形成
してあるアルミナ配線基板もしくはプリント配線基板を
搭載して複数素子の搭載を可能ならしめた製品も開発さ
れている。
しくは電源系配線を具備した製品としては、ハイブリッ
ドＩＣや各種ＩＣパッケージなど数多くのものがある。 最近では、リードフレームおよび樹脂封止を用いた自動
化が容易で低コストないわゆるプラスチックパッケージ
の内部に、スクリーン印刷法でＡｇ−Ｐｄ系配線を形成
してあるアルミナ配線基板もしくはプリント配線基板を
搭載して複数素子の搭載を可能ならしめた製品も開発さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体装置はより一層
の高集積化、軽薄短小化、低コスト化の方向に進んでい
ることから、これらの要求に対応しうるプラスチックパ
ッケージ内蔵用配線基板が求められている。ところが、
先に挙げたアルミナ配線基板は、配線の微細化による高
密度化や薄型化が困難である。プリント配線基板も同様
に配線の微細化による高密度化が難しい。また、このプ
リント配線基板は、素子搭載時、特に、ワイヤボンディ
ング時に接着剤が軟化すると云う問題がある。そこで、
本発明はこれ等の問題点を解決して上記の要求に応える
ことを可能ならしめた配線基板を提供しようとするもの
である。
の高集積化、軽薄短小化、低コスト化の方向に進んでい
ることから、これらの要求に対応しうるプラスチックパ
ッケージ内蔵用配線基板が求められている。ところが、
先に挙げたアルミナ配線基板は、配線の微細化による高
密度化や薄型化が困難である。プリント配線基板も同様
に配線の微細化による高密度化が難しい。また、このプ
リント配線基板は、素子搭載時、特に、ワイヤボンディ
ング時に接着剤が軟化すると云う問題がある。そこで、
本発明はこれ等の問題点を解決して上記の要求に応える
ことを可能ならしめた配線基板を提供しようとするもの
である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、上
記の課題を解決するため、リードフレーム材料等から成
る金属板の表面に薄膜の誘電体層を設け、この誘電体層
の表面または金属板の露出面を電気素子搭載面とし、か
つその誘導体層上に信号用及び／もしくは電源系の配線
層を設ける。そして更に誘電体上の配線層についてはア
ルミの導電層、クロム又はチタンもしくはこれ等の積層
物から成る接着層、ニッケル又は銅もしくはこれ等の積
層物から成る拡散バリア層、金から成る腐食防止兼ワイ
ヤ接合層を気相蒸着法もしくはメッキ法で順に積層した
構造となす。
記の課題を解決するため、リードフレーム材料等から成
る金属板の表面に薄膜の誘電体層を設け、この誘電体層
の表面または金属板の露出面を電気素子搭載面とし、か
つその誘導体層上に信号用及び／もしくは電源系の配線
層を設ける。そして更に誘電体上の配線層についてはア
ルミの導電層、クロム又はチタンもしくはこれ等の積層
物から成る接着層、ニッケル又は銅もしくはこれ等の積
層物から成る拡散バリア層、金から成る腐食防止兼ワイ
ヤ接合層を気相蒸着法もしくはメッキ法で順に積層した
構造となす。
【０００５】
【作用】配線層に用いたアルミは安価な金属である。一
般的に薄膜配線に用いられる材料としては金があるが、
その原料コストは貴金属であるためかなり高くつく。ま
た、このように、アルミを導電層として用いることで、
基板の原料コストは大幅に減じられるが、樹脂封止形態
ではその吸湿性からアルミの場合配線腐食を起こし易い
。
般的に薄膜配線に用いられる材料としては金があるが、
その原料コストは貴金属であるためかなり高くつく。ま
た、このように、アルミを導電層として用いることで、
基板の原料コストは大幅に減じられるが、樹脂封止形態
ではその吸湿性からアルミの場合配線腐食を起こし易い
。
【０００６】また、一般に良く用いられる金ワイヤボン
ディング結線では、金−アルミ間で熱活性化により金属
間化合物が生成し電気抵抗増、結線部の強度劣化を招き
やすい。
ディング結線では、金−アルミ間で熱活性化により金属
間化合物が生成し電気抵抗増、結線部の強度劣化を招き
やすい。
【０００７】そこで本発明では、導電層であるアルミ上
に、先ず、接着層としてクロム、チタンのいずれか又は
それ等を積層したものを設け、次に、この上に拡散バリ
ア層としてのニッケル、銅の単体や積層物を設け、その
上に更に腐食防止及び金ワイヤボンディング時の化合物
形成抑止のための金層を設けることで問題解決を図って
いる。配線形成の手法として、気相蒸着法もしくはメッ
キ法を用いたのは、これ等の方法による薄膜は微細化に
適しており、スクリーン印刷法では困難な配線幅１００
μｍ以下を比較的容易に実現できるからである。
に、先ず、接着層としてクロム、チタンのいずれか又は
それ等を積層したものを設け、次に、この上に拡散バリ
ア層としてのニッケル、銅の単体や積層物を設け、その
上に更に腐食防止及び金ワイヤボンディング時の化合物
形成抑止のための金層を設けることで問題解決を図って
いる。配線形成の手法として、気相蒸着法もしくはメッ
キ法を用いたのは、これ等の方法による薄膜は微細化に
適しており、スクリーン印刷法では困難な配線幅１００
μｍ以下を比較的容易に実現できるからである。
【０００８】アルミの膜厚は、導電性を考慮すると概ね
１００ｍΩ／ｍｍ以下の配線が必要であるので比較的厚
い５μｍ以上を要するが、その量産性は非常に高く実績
がある。
１００ｍΩ／ｍｍ以下の配線が必要であるので比較的厚
い５μｍ以上を要するが、その量産性は非常に高く実績
がある。
【０００９】接着層は、アルミの導電層と拡散バリア層
の密着性を高めるためのものである。この接着層を構成
するクロム、チタン又はそれ等の積層物の膜厚は０．０
１μｍ以上、０．５μｍ以下であることが望ましい。０
．０１μｍ以下では十分な接着効果を得にくく、０．５
μｍ以上では薄膜形成に要するコストが上昇する。
の密着性を高めるためのものである。この接着層を構成
するクロム、チタン又はそれ等の積層物の膜厚は０．０
１μｍ以上、０．５μｍ以下であることが望ましい。０
．０１μｍ以下では十分な接着効果を得にくく、０．５
μｍ以上では薄膜形成に要するコストが上昇する。
【００１０】拡散バリア層となるニッケル、銅又はそれ
等の積層物の膜厚は０．０５μｍ以上、５μｍ以下で十
分である。この層の膜厚が０．０５ μｍ以下では拡散
バリアの効果がさほど認められず、また、５μｍ以上で
は薄膜形成に要するコストが上昇するのであまり好まし
くない。
等の積層物の膜厚は０．０５μｍ以上、５μｍ以下で十
分である。この層の膜厚が０．０５ μｍ以下では拡散
バリアの効果がさほど認められず、また、５μｍ以上で
は薄膜形成に要するコストが上昇するのであまり好まし
くない。
【００１１】金層の膜厚は、０．０５ μｍ以上０．５
μｍ以下であることが好ましい。この金の膜厚が０．０
５ μｍ以下では、腐食防止およびワイヤボンディング
性の向上について充分な効果が認められず、また０．５
μｍ以上では金の原料コストが高くつき、製品としての
コスト上昇を招くため好ましくない。
μｍ以下であることが好ましい。この金の膜厚が０．０
５ μｍ以下では、腐食防止およびワイヤボンディング
性の向上について充分な効果が認められず、また０．５
μｍ以上では金の原料コストが高くつき、製品としての
コスト上昇を招くため好ましくない。
【００１２】以上述べた内容により微細配線を有し、か
つ樹脂封止形態に於いても十分な信頼性を有する配線基
板を提供できるが、金属基板上の誘電体層としてアルミ
ナ等の無機誘電体薄膜を直接形成することにより、非常
に薄い表面実装型のフラットパッケージを実現できる。 また、プリント配線基板のように接着剤軟化による実装
信頼性の低下を招く恐れもない。
つ樹脂封止形態に於いても十分な信頼性を有する配線基
板を提供できるが、金属基板上の誘電体層としてアルミ
ナ等の無機誘電体薄膜を直接形成することにより、非常
に薄い表面実装型のフラットパッケージを実現できる。 また、プリント配線基板のように接着剤軟化による実装
信頼性の低下を招く恐れもない。
【００１３】
【実施例】図に本発明の配線基板の１実施例を示す。
【００１４】図の１は、ベースになる金属板、２は１の
表面上に直接形成した薄い誘電体、３は２上に形成した
Ｖｃｃ配線、４は同じく２上に形成したＧＮＤ配線、５
は２上に形成した信号（Ｉ／Ｏ）用配線であり、ＧＮＤ
配線４は誘電体を一部切り欠いてこの部分で一端を金属
板１に接続している。６は、Ｖｃｃ外部リード、７はＧ
ＮＤ外部リードである。３、４、５の各配線は、Ａｌ／
Ｃｒ、Ｔｉ又はそれ等の積層物／Ｎｉ、Ｃｕ又はそれ等
の積層物／Ａｕを順に積層して成る薄膜配線である。
表面上に直接形成した薄い誘電体、３は２上に形成した
Ｖｃｃ配線、４は同じく２上に形成したＧＮＤ配線、５
は２上に形成した信号（Ｉ／Ｏ）用配線であり、ＧＮＤ
配線４は誘電体を一部切り欠いてこの部分で一端を金属
板１に接続している。６は、Ｖｃｃ外部リード、７はＧ
ＮＤ外部リードである。３、４、５の各配線は、Ａｌ／
Ｃｒ、Ｔｉ又はそれ等の積層物／Ｎｉ、Ｃｕ又はそれ等
の積層物／Ａｕを順に積層して成る薄膜配線である。
【００１５】誘電体２上に搭載した半導体素子８の電源
用電極はボンディングワイヤ９を介してＶｃｃ配線３に
接続され、接地用電極は同じくボンディングワイヤ９で
ＧＮＤ配線４に接続される。また、Ｖｃｃ配線３はＶｃ
ｃ外部リード６に、ＧＮＤ配線４はＧＮＤ外部リード７
に各々ボンディングワイヤ９を用いて接続される。一方
、素子８の信号用電極は、最終的には６、７のリードと
同様の形態を有する信号用外部リード（図示せず）に接
続するが、図のように信号用配線５を設ける場合には少
なくとも一部の信号用電極は配線５経由で外部リードに
接続する。
用電極はボンディングワイヤ９を介してＶｃｃ配線３に
接続され、接地用電極は同じくボンディングワイヤ９で
ＧＮＤ配線４に接続される。また、Ｖｃｃ配線３はＶｃ
ｃ外部リード６に、ＧＮＤ配線４はＧＮＤ外部リード７
に各々ボンディングワイヤ９を用いて接続される。一方
、素子８の信号用電極は、最終的には６、７のリードと
同様の形態を有する信号用外部リード（図示せず）に接
続するが、図のように信号用配線５を設ける場合には少
なくとも一部の信号用電極は配線５経由で外部リードに
接続する。
【００１６】このようにしておくと、１と３及び５と３
の間は直流電源に対して誘電体２が絶縁層となって絶縁
されるので、１と３が電極となってＶｃｃ配線３の形成
域の全域にバイパスコンデンサが作り出され、素子８に
対する素子スイッチング時のノイズの侵入が防止される
。
の間は直流電源に対して誘電体２が絶縁層となって絶縁
されるので、１と３が電極となってＶｃｃ配線３の形成
域の全域にバイパスコンデンサが作り出され、素子８に
対する素子スイッチング時のノイズの侵入が防止される
。
【００１７】以下により詳細な実施例について述べる。
（実験１）図１で説明したごとき本発明の配線基板に半
導体素子としてＣＭＯＳディジタルロジックＩＣを搭載
し、図２に示す表面実装型である樹脂封止の１３２ピン
プラスチックフラットパッケージ（ＰＱＦＰ）１０を作
製した。このパッケージのプラスチックボディ１１の大
きさは２４×２４×４ｍｍであり、外部リードピンの一
辺の数は３３本、ピンピッチは０．６４ｍｍ であった
。また、図１及び図２の３に相当するＶｃｃ配線の面積
は、ボンディングワイヤ９による結線を無理なく行うた
め４０ｍｍ２ を確保した。この配線面積が誘電体によ
るバイパスコンデンサの実質的な電極面積となる。
導体素子としてＣＭＯＳディジタルロジックＩＣを搭載
し、図２に示す表面実装型である樹脂封止の１３２ピン
プラスチックフラットパッケージ（ＰＱＦＰ）１０を作
製した。このパッケージのプラスチックボディ１１の大
きさは２４×２４×４ｍｍであり、外部リードピンの一
辺の数は３３本、ピンピッチは０．６４ｍｍ であった
。また、図１及び図２の３に相当するＶｃｃ配線の面積
は、ボンディングワイヤ９による結線を無理なく行うた
め４０ｍｍ２ を確保した。この配線面積が誘電体によ
るバイパスコンデンサの実質的な電極面積となる。
【００１８】ここで用いたＩＣは、バイパスコンデンサ
として５００ｐＦ程度以上の容量を必要とする。そこで
、表１に示す構成の７種類の配線基板を作成し、組立て
前にその性能を評価した。
として５００ｐＦ程度以上の容量を必要とする。そこで
、表１に示す構成の７種類の配線基板を作成し、組立て
前にその性能を評価した。
【００１９】
【表１】
【００２０】その結果、これ等の試作基板はいずれも電
気容量が約４９０ｐＦであった。
気容量が約４９０ｐＦであった。
【００２１】また、これ等の基板を使って作られたＰＱ
ＦＰは、全試作品とも、ＣＭＯＳディジタルロジックＩ
Ｃの同時スイッチング数を増加させても特に問題となる
ような信号（Ｉ／Ｏ）ノイズ波形は現れず、配線基板が
正常に機能することを確認できた。
ＦＰは、全試作品とも、ＣＭＯＳディジタルロジックＩ
Ｃの同時スイッチング数を増加させても特に問題となる
ような信号（Ｉ／Ｏ）ノイズ波形は現れず、配線基板が
正常に機能することを確認できた。
【００２２】次に、信頼性評価のため、１５０℃、１０
００時間の高温放置試験を実施したあと、上記試作品の
特性評価を再度行ったところ、■〜■及び■のサンプル
については良好な結果が得られたものの、■、■、■の
サンプルについては一部誤動作するものが発生した。そ
こでこれ等のサンプルを解体調査した結果、■について
は金の膜厚不足により金ボンディングワイヤと配線部の
接着面の強度劣化が起こり、これが誤作動の原因となっ
ていることが判明した。また、■、■のサンプルについ
てはバリア層の厚みが薄いためＡｌのＡｕ層への拡散が
生じており、十分な拡散バリア効果が得られていないこ
とが判明した。
００時間の高温放置試験を実施したあと、上記試作品の
特性評価を再度行ったところ、■〜■及び■のサンプル
については良好な結果が得られたものの、■、■、■の
サンプルについては一部誤動作するものが発生した。そ
こでこれ等のサンプルを解体調査した結果、■について
は金の膜厚不足により金ボンディングワイヤと配線部の
接着面の強度劣化が起こり、これが誤作動の原因となっ
ていることが判明した。また、■、■のサンプルについ
てはバリア層の厚みが薄いためＡｌのＡｕ層への拡散が
生じており、十分な拡散バリア効果が得られていないこ
とが判明した。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の配線基板は
、その構造から、省スペース、配線信頼性の維持が可能
となり、かつ配線層としてＡｌをベースとする薄膜の複
合構造を用いていることから、安価なものとなっている
。従って、本発明の配線基板を使用することにより、各
種半導体装置の高集積化、軽薄短小化、低コスト化を実
現でき、時代のニーズに応えた半導体装置を提供するこ
とが可能になる。
、その構造から、省スペース、配線信頼性の維持が可能
となり、かつ配線層としてＡｌをベースとする薄膜の複
合構造を用いていることから、安価なものとなっている
。従って、本発明の配線基板を使用することにより、各
種半導体装置の高集積化、軽薄短小化、低コスト化を実
現でき、時代のニーズに応えた半導体装置を提供するこ
とが可能になる。
【図１】本発明の配線基板の一例を示す斜視図
【図２】
本発明の配線基板を用いた半導体装置の一例を示す図
本発明の配線基板を用いた半導体装置の一例を示す図
１ 金属板
２ 誘電体
３ Ｖｃｃ配線
４ ＧＮＤ配線
５ 信号用配線
６ Ｖｃｃ外部リード
７ ＧＮＤ外部リード
８ 半導体素子
９ ボンディングワイヤ
１０ ＰＱＦＰ
１１ プラスチックボディ
Claims (3)
- 【請求項１】 金属板の表面に薄膜の誘電体層を設け
、この誘電体層の表面または金属板の露出面を電気素子
搭載面とし、かつその誘導体層上に信号用及び／もしく
は電源系の配線層を設ける配線基板であって、前記配線
層が、アルミの導電層、クロム又はチタンもしくはこれ
等の積層物から成る接着層、ニッケル又は銅もしくはこ
れ等の積層物から成る拡散バリア層、金から成る腐食防
止兼ワイヤ接合層を気相蒸着法もしくはメッキ法で順に
積層して構成されていることを特徴とする配線基板。 - 【請求項２】 前記配線層に接続して配線層の外部引
き出し用リードとなすリードフレームを含んでいる請求
項１記載の配線基板。 - 【請求項３】 前記誘電体が無機誘電体薄膜であり、
金属板上に直接形成されている請求項１又は２記載の配
線基板。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3056556A JPH04291747A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 配線基板 |
| DE69207507T DE69207507T2 (de) | 1991-02-25 | 1992-02-24 | Leiterplatte |
| EP92905294A EP0526656B1 (en) | 1991-02-25 | 1992-02-24 | Wiring board |
| PCT/JP1992/000198 WO1992015117A1 (en) | 1991-02-25 | 1992-02-24 | Wiring board |
| US07/949,474 US5369220A (en) | 1991-02-25 | 1992-02-24 | Wiring board having laminated wiring patterns |
| CA 2080814 CA2080814C (en) | 1991-02-25 | 1992-02-24 | Wiring board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3056556A JPH04291747A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04291747A true JPH04291747A (ja) | 1992-10-15 |
Family
ID=13030390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3056556A Pending JPH04291747A (ja) | 1991-02-25 | 1991-03-20 | 配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04291747A (ja) |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP3056556A patent/JPH04291747A/ja active Pending
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