JPH0575017A - 直接式マイクロ回路の減結合装置 - Google Patents

直接式マイクロ回路の減結合装置

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 コンデンサをできるだけ集積回路に近く配置
し、チップ上の電圧降下を少なくしたマイクロ回路用減
結合装置を提供する。 【構成】 カスタム・コンデンサ２０を直接、集積回路
の不動態化した上部表面上ないし直接その下に配置す
る。あるいは複数標準チップ・コンデンサを不動態化し
た上部表面に直接配置し、更に上部表面にある金属バー
へワイヤ・ボンドで接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に集積回路で使用す
る減結合コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路用の従来の減結合コンデンサは
ときどき、印刷配線基板上に取り付けられ、二重インラ
インないし他のタイプの集積回路パッケージに対する帰
線接続と電源にわたって配線される別の素子となってい
た。ところでインダクタンスは電流が流れるループ領域
とループを通る磁束に依存し、インダクタンスによる電
圧降下はＬｄｉ／ｄｔに等しい。回路基板上の分離コン
デンサの従来の方法では、電流がコンデンサからチップ
へ到達するため流れる経路の長さは、Ｌｄｉ／ｄｔによ
る電圧降下に貢献している。別の従来の方法は、減結合
コンデンサをチップ・パッケージに取り付けてコンデン
サとチップ間のリード長を削減するというものであっ
た。従来の方法は多くのアプリケーションに対して適切
な減結合を提供しているが、改善型の減結合を必要とす
る他のアプリケーションもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのようなアプリケー
ションの１例として、特定の集積回路は電離放射線の衝
撃に対して影響を受けないようにするというニーズがあ
る。電離放射線の基本的な作用は、半導体材に電子ホー
ル・ペアを生成することである。電源電圧基準と接地基
準を有する集積回路では、照射作用により電圧基準と接
地基準間のチップに高い電流がもたらされる。更にその
作用により、電源から流れる電流は、電源からの接続リ
ード内でインダクタンスに遭遇するようになる。その結
果、チップ上の電圧は事実上、落ち込むことになる。そ
の解決方法は、コンデンサがチップ電源電圧に対して充
電されるように集積回路にわたってコンデンサをできる
だけ集積回路に近く配置することである。そして放射な
いし何らかの原因によりトランジェントが生じた時、基
板のコンデンサを集積回路に瞬時に電流を供給するのに
利用することができる。従って集積回路にできるだけ近
く配置できる減結合装置のニーズがある。本発明はこれ
らのニーズを、集積回路チップの不動態化した表面に直
接配置する減結合装置を提供することで解決するもので
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によりカスタム・
コンデンサをチップの上部表面に直接配置したり、ある
いはチップ下に配置することができる。別の発明では、
チップ表面上で標準チップ・コンデンサの使用を可能に
している。不動態化したチップ表面に金属バーを設置し
て、チップの電源と電力帰線ないしアクセス可能な接地
を形成し、ワイヤ・ボンド接続で金属バーからコンデン
サの端末への接続を行う。
【０００５】
【実施例】図１−６で参照数字10は本発明による減結合
素子を示す。図１、２に示すようにマイクロチップ12は
上部表面11と下部表面13を有している。ボンディング・
パッドの形をした電源接続14と電力帰線接続16は上部表
面11上にある。電源Ｖddと隣接する電力帰線Ｖssの組合
せはＶdd−Ｖssペアを形成している。Ｖdd−Ｖssペアは
30で示されており、図１では上部表面11の側端部15、17
の近くないしそれに沿って配置されている。マイクロチ
ップ12には信号接続用のボンディング・パッド18も含ま
れている。
【０００６】図１、２から分かるように、カスタム・コ
ンデンサ20は不動態化された上部表面11に直接置かれて
いる。カスタム・コンデンサ20はどの様な結合剤で物理
的に上部表面11に付着することもできる。カスタム・コ
ンデンサ20は各々の端部に１つだけの端末を有する代わ
りに、ボンディング・パッド・タイプの個々の端末22、
24で構成された端末ペア23で設計されている。ワイヤ・
ボンド26により電源接続14を端末22に接続し、ワイヤ・
ボンド28により電力帰線接続16を端末24に接続する。端
末22、24は端末ペア23を形成している。図から分かるよ
うに、カスタム・コンデンサ20はＶdd−Ｖssペア30に対
する端末ペア23で設計されている。
【０００７】図７に示すように、端末22、24の離散ペア
の代わりとして、カスタム・コンデンサ31の上部表面上
の連続的な同心円的電力及び接地リングによれば、ワイ
ヤ・ボンド・パッド23をマイクロチップ12の必要に応じ
て配置できる、より汎用的なコンデンサ設計が可能にな
る。
【０００８】図３、４に示す第１の別の設計方法では、
マイクロチップ12' は上部表面11'、下部表面13' 、電
源接続14' 、電力帰線接続16' を有している。電源接続
14'と電力帰線接続16' はマイクロチップ上部表面11'
上に配置されたボンディング・パッドの形をしている。
電源接続14' ないしＶdd及び電力帰線接続16' ないしＶ
ssは、30' で示すＶdd−Ｖssペアを形成している。Ｖdd
−Ｖssペアは上部表面11' の側端部15' 、17' 近くない
しそれに沿って配置されている。マイクロチップ12' に
は信号接続用のボンディング・パッド18' も含まれてい
る。図３、４に示すように、カスタム・コンデンサ20'
はマイクロチップ12' の下にあり、下部表面13' に直接
結合剤で固定されている。カスタム・コンデンサ20'
は、ボンディング・パッド・タイプの個々の端末22' 、
24' で構成された端末ペア23' で設計されている。
【０００９】図５、６は減結合素子10について標準チッ
プ・コンデンサを利用した第２の別の設計方法を示す。
図５、６で、マイクロチップ12"は電源接続と電力帰線
接続を標準コンデンサ・サイズと適応する位置の表面1
1" に持って来るように設計された上部レベル・メタラ
イゼーションを有している。例えば図６で、電源接続は
40に持ってきて、電力帰線接続は42と44に持って来るこ
とができる。第２の別の設計により、標準チップ・コン
デンサ46、48を使用することが可能となる。例えばコン
デンサ46は、マイクロチップ12" の上部表面11" 上に直
接乗った標準チップ・コンデンサである。コンデンサ46
は金メッキを施した端末50と52を有している。58、60、
62を典型とする金属バーは金メッキとし、上部表面11上
に直接配置され、42、40、44ではんだバンプ接続により
電源40と電力帰線42に電気接続されている。金属バー5
8、60からコンデンサ46への電気接続は、それぞれワイ
ヤ・ボンド64、66によりなされる。金属バー60、62から
コンデンサ48への電気接続はそれぞれワイヤ・ボンド6
8、70によりなされる。60を典型とする金属バーは、不
動態化された上部表面11" と接触する大きな面積を提供
する。この接触面積によりワイヤ・ボンド操作中に圧力
配分がもたらされる。従ってキャップ取り付けワイヤ結
合を、マイクロ回路に損害を与える事なく、またチップ
・エリアに衝撃を与えることなく活動回路で行うことが
できる。
【００１０】
【発明の効果】以上、本発明の基本的な構造を述べた
が、次に本発明の特定の特徴と効果を述べる。本発明
は、コンデンサの上にダイを置く代わりにコンデンサを
チップないしダイ上に配置するものである。この特徴の
利点は、減結合コンデンサをオプションとして用いるこ
とができ、パッケージ・テスト後まで付け加えなくてよ
いということである。このアプローチにより、パッケー
ジ・テストで不合格なダイでコンデンサが浪費されると
いうことはなくなる。コンデンサをダイ上に配置するこ
との更なる利点は、マルチチップ・モジュールで生じ
る。ダイの大きさによりダイ間のスペース配分が決まる
ので、ダイのスペース配分を増大してダイよりも大きな
コンデンサを収容する必要はないのである。
【００１１】本発明は図１で30で示すように、ダイから
複数位置のコンデンサないしＶdd−Ｖssペアへの電気接
続を備えている。隣接するボンド・ワイヤは、互いに相
互作用し部分的に相殺する磁場を形成する。これにより
インダクタンスはかなり低くなり、即ちＬｄｉ／ｄｔの
電圧降下は低くなる。
【００１２】更に本発明により、電源と電力帰線をカス
タム・コンデンサの同じ側に接続することができる。こ
れにより接続のインダクタンスを削減でき、対する側に
端末を有する従来のコンデンサに比べて自己インダクタ
ンスは低くなる。本発明のダイ上にあるコンデンサは特
にマルチチップ・モジュール設計に有用である。そのよ
うな設計の１つではセラミック・モジュールを用いて複
数ダイを取り付け、ダイ間のルート付けはセラミック・
モジュール内にある。本発明により、減結合コンデンサ
に必要な更なるセラミック・モジュール面ないし印刷配
線基板面なしにカスタム・コンデンサを直接個々のチッ
プ表面に配置することができる。
【００１３】本出願人は上述の説明にしたがって、アプ
リケーションの必要に応じて集積回路の設計に容易に組
み込むことのできる単純なマイクロ回路減結合装置を開
発した。本発明のメカニズムの特定の実施例を例示のた
めに説明したが、通常の当業者には数々の変形や修正が
あることは明かである。本発明の範囲は開示した実施例
には限定されず、特許請求の範囲の条件によってのみ限
定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による減結合素子の平面図である。
【図２】線２−２から見た図１の減結合素子の側面図で
ある。
【図３】減結合素子の別の設計の平面図である。
【図４】線４−４から見た図３の減結合素子の側面図で
ある。
【図５】本発明による減結合素子の第２の別の設計の平
面図である。
【図６】線６−６から見た図５の減結合素子の側面図で
ある。
【図７】別のコンデンサ設計を示す図１の変形である。
【符号の説明】
１０ 減結合素子 １２ マイクロチップ １４ 電源接続 １６ 電力帰線接続 ２０ カスタム・コンデンサ ２２、２４ 端末 ２６ ワイヤ・ボンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ダブリユ・ヘインクス アメリカ合衆国 55369 ミネソタ州・メ イプル グローブ・ノース ユツカ レイ ン・6201 (72)発明者 リチヤード・スピールバーガー アメリカ合衆国 55369 ミネソタ州・メ イプル グローブ・83アールデイ アヴエ ニユ ノース・17814

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平面上部表面と更に電源接続及び電力帰
    線を有するマイクロ回路用減結合装置で、 端部と反対側の端部を有し、前記両端部は第１と第２の
    導電端末を形成するための電気端末であり、前記平面上
    部表面上に直接位置する平面コンデンサと、 長手軸を有し、その長手軸を前記コンデンサ端部に平行
    にして前記不動態化した平面上に配置され、電気的に前
    記電源接続に接続された第１の金属バーと、 長手軸を有し、その長手軸を前記コンデンサの前記反対
    側端部に平行にして前記不動態化した平面上に配置さ
    れ、電気的に前記電力帰線接続手段に接続された第２の
    金属バーと、 第１の金属バーから前記第１の導電端末へと第２の金属
    バーから第２の導電端末へ伸びるワイヤ結合とを有する
    減結合装置。
  2. 【請求項２】 平面状の第１の表面を有し、更に電源接
    続手段と電力帰線接続手段を有するマイクロチップ用減
    結合装置で、 上部表面と第１の端末手段と第２の端末手段とを有し、
    前記第１と第２の端末手段は前記上部表面に位置し、前
    記平面状の第１の表面上に位置した平面コンデンサと、 前記平面コンデンサを中間的な絶縁層なしに直接前記平
    面状の第１の表面に固定する手段と、 前記第１の端末手段を前記電源接続手段に直接電気接続
    する手段と、 前記第２の端末手段を直接前記電力帰線接続手段に電気
    接続するワイヤ・ボンド手段とを有する減結合装置。
  3. 【請求項３】 平面状の第１の表面を有し、更に電源接
    続手段と電力帰線接続手段を有するマイクロ・チップ用
    減結合装置で、 前記平面状の第１の表面上に固定された第２の表面を有
    する平面コンデンサと、 前記第２の表面に形成された閉じた第１のパターンを構
    成する前記平面コンデンサへの第１の端末手段と、 前記第１の閉じたパターンと同心円的に前記第２の表面
    に形成される閉じた第２のパターンを構成する前記コン
    デンサへの第２の端末手段と、 前記第１の端末手段を前記電源接続手段へ接続する手段
    と、 前記第２の端末手段を前記電力帰線手段へ接続する手段
    からなる前記減結合装置。
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