JPH07169880A - 多層パッケージ及びパッケージング方法 - Google Patents

多層パッケージ及びパッケージング方法

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JPH07169880A
JPH07169880A JP6053802A JP5380294A JPH07169880A JP H07169880 A JPH07169880 A JP H07169880A JP 6053802 A JP6053802 A JP 6053802A JP 5380294 A JP5380294 A JP 5380294A JP H07169880 A JPH07169880 A JP H07169880A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 容量結合および誘導結合を大幅に減少させ
ると共に、信号伝達路のインピーダンスの制御を可能に
する。 【構成】 特定寸法のダイ取り付け領域を包囲する、
導電層２０６、２０８、２１８と誘電体層２２０のイン
ターリーブ層を有する。パッケージの一側方において標
準間隔で離間配置され、かつ、ダイ取り付け領域を包囲
する外部コネクタアレーと、標準間隔で離間配置される
と共に各外部コネクタを選択された導電層の特定の信号
路に電気接続する第１バイアコラム群と、この第１バイ
アコラム群の対応するコラムに対して、標準間隔よりも
小さな間隔で隣接配置された第２バイアコラム群とを有
していて、第１バイアコラム群の一つとこれに隣接配置
された少なくとも一つのバイアコラム２０４とが２線式
伝送ラインを形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置用パッケージ
の設計及び製造に関し、詳しくは、パッケージ内おける
高周波数信号の劣化を減少させるために、信号路のイン
ピーダンス及びノイズを制御し、電源ラインのインダク
タンスを減少させる多層パッケージ及びパッケージング
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造においては、集積回路
から「外部」への接続を行う必要がある。この機能は、
通常、集積回路（ＩＣ）チップを収納すると共に、電気
信号及び電源伝達のための多数のリード線またはピンを
備えた半導体パッケージによって行われる。外部への及
び外部からの信号、電源等の伝達に加えて、このパッケ
ージには、集積回路を環境の影響からシールドし、更に
放熱を容易にするという作用もある。
【０００３】ＩＣの作動周波数の増加に伴い、ＩＣのパ
ッケージングはより重要になってきた。スイッチング速
度と電流変化率の増加に伴い、信号路における過渡電圧
と、誘導性インピーダンスもまた増加してきた。パッケ
ージ内の信号伝達路は、通常、隣接するピン又はリード
線、多層パッケージの場合においては、パラレルバーチ
カルバイアス（ｖｉａｓ）及び隣接平行導電ストリッ
プ、そして、デュアルインラインパッケージの場合にお
いては、リードフレームフィンガによって形成される長
手平行導電トレースを有している。
【０００４】インダクタンス、特に電源とグランド接続
部におけるインダクタンスによって、波形歪と、グラン
ドバウンス（ｇｒｏｕｎｄ ｂｏｕｎｃｅ）と様々な信
号間のクロストークが生じる。隣接する信号伝達ライン
間の容量結合によっても、ノイズ源であるクロストーク
が発生する。インピーダンスの変化は信号の反射を起こ
し、これも信号を劣化させる。
【０００５】これらのノイズの問題は、例えばエミッタ
結合トランジスタ論理回路（ＥＣＬ）等の低電圧振幅信
号が、高電圧振幅信号（例えば、ＣＭＯＳ信号）の存在
下において、特に高周波で作動する必要がある場合に顕
著になる。電力消費の観点からは、高周波数でスイッチ
ングする信号の場合には、常に低電圧振幅信号を使用す
ることが望ましい。その理由は、物理的な大きさの制限
によって、伝送ラインの特性インピーダンスが必然的に
約５０オーム以上になることが出来ないからである。信
号の反射を除くには、５０オームの伝送ラインを５０オ
ームの終端抵抗によって終端させる。伝送ラインを流れ
る電流は、周波数に関係なくほぼ一定である。従って、
電圧と電流との積（Ｐ＝ＶｘＩ）、あるいは、電圧の二
乗を抵抗で割った商（Ｐ＝Ｖ2／Ｒ）として定義される
ワットパワーは、あるインピーダンスにおける信号電圧
の二乗に比例して増加する。
【０００６】高電圧振幅信号の場合、有効容量負荷Ｃの
伝送ラインを駆動するのに必要なパワーは、電荷Ｑ（す
なわち Ｃ×Ｖ）×Ｖ×ｆ、すなわちＣ×Ｖ2×ｆに等
しい。従って、より高い周波数の信号ラインを駆動する
には、より大きなパワーが必要である。その結果、高周
波数の場合、パワー消費を低く抑えるためには、低電圧
振幅信号がはるかに好ましい。同時に、高電圧振幅を必
要とする回路を駆動するためには他の信号が必要かもし
れない。
【０００７】しかしながら、低電圧振幅信号は、本来的
にノイズレベルが低いものの、ノイズに対して非常に影
響を受けやすい。反対に、高電圧振幅信号はスイッチン
グ中のノイズが多いが、その値が大きいことからノイズ
に対する抵抗力が高い。従って、二種類の信号を同じ環
境下において組み合わせた場合、ノイズ性能が非常に重
要になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のパッケージにお
いてもある程度上記問題に対処してきたが、非標準式の
製造機構を必要とせずにこれらの問題に十分に対処でき
る多層パッケージはこれまでなかった。
【０００９】従って、従来の半導体パッケージ製造方法
から外れることなく、容量結合及び誘導結合が少なく、
信号ラインのインピーダンス変化が最小限である多層パ
ッケージを提供することが望まれている。
【００１０】本発明は、高電圧振幅信号と低電圧振幅信
号とを組み合わせた高周波集積回路装置に特に適した改
良された多層パッケージ及びパッケージング方法を提供
するものである。本発明のパッケージは、いくつかの新
規なシールド構成を利用して、容量結合及び誘導結合を
大幅に減少させると共に、信号伝達路のインピーダンス
の制御を可能にする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる多層パッケージングの特徴構成は、
特定寸法のダイ（すなわちＩＣチップ）取り付け領域を
包囲する、導電層と誘電体層のインターリーブ層を有す
る多層パッケージであって、前記パッケージの一側方に
おいて標準間隔で離間配置され、かつ、前記ダイ取り付
け領域を包囲する外部コネクタアレーと、前記標準間隔
で離間配置されると共に、各外部コネクタを選択された
導電層の特定の信号路に電気接続する第１バイアコラム
（中継柱）群と、前記第１バイアコラム群の対応するコ
ラムに対して、前記標準間隔よりも小さな間隔で隣接配
置された第２バイアコラム群とを有していて、前記第１
バイアコラム群の一つとこれに隣接配置された少なくと
も一つのバイアコラムとが２線式伝送ラインを形成して
いる点にある。
【００１２】更に、本発明にかかるパッケージング方法
の特徴構成は、特定寸法のダイ取り付け領域を包囲す
る、導電層と誘電体層のインターリーブ層と、前記複数
の導電層のいずれか一つからの選択された信号路と他と
を電気結合する複数のバイアコラムとを有する多層パッ
ケージにおいて、前記複数の電導層を、信号層とシール
ド層とに交互に割り当て、各信号層を、二つのシールド
層の間のまん中に配置する工程を有する点にある。
【００１３】
【作用】本発明にかかる多層パッケージングが前記第１
バイアコラム群の一つに隣接配置された少なくとも一つ
のバイアコラムが２線式伝送ラインを形成しているの
で、２線構成における第２バイアの両端部が適切に接続
されてグランドループが形成され、導電バイア（中継）
のインピーダンスとインダクタンスとが減少する。従っ
て、伝送路のインピーダンス変化と誘導結合とを最小限
にするべく、水平ストリップライン信号路（又はマイク
ロストリップ）と垂直バイア信号路（即ち、バイアコラ
ム）との両方のインピーダンスを制御することが可能に
なる。
【００１４】更に、多層パッケージが、特定寸法のダイ
取り付け領域を包囲する、導電層と誘電体層のインター
リーブ層と、これら導電層のいずれか一つからその他の
層への選択された信号路を電気接続する複数のバイアコ
ラムとを有し、前記複数の導電層は、交互に、アクティ
ブな電気信号の伝送と、これら信号のシールドとを行う
ように接続され、電気信号の伝送を行う各導電層が、信
号のシールドを行う一対の導電層の間に夫々配置されて
いると、例えば、信号層が、正の電源に接続された上シ
ールド層と、負の電源に接続された下シールド層とによ
ってシールドされる。この構成により、信号層上の信号
ラインが差動電源供給ノイズに対しても影響されなくな
る。
【００１５】本発明は、水平方向における同じタイプの
反対極のシールドを提供することによって上述の実施例
の構成を更に改良することができる。この目的のため
に、本発明のパッケージは、一つの信号層の一つの信号
路の両側の導電路を接続して、バイアコラムを介して上
層と下層の金属をシールドする。この構成により、信号
路は、垂直方向と水平方向との両方において、反対極の
シールドによって包囲される。
【００１６】低電圧振幅信号で作動し、各信号の論理状
態を決定するためのリファレンス信号を必要とする集積
回路においては、すべての信号とリファィレンス信号と
が同じノイズカップリングを受けるノイズ環境を形成す
ることが重要である。本発明のパッケージによれば、同
じように減衰したノイズを水平方向と垂直方向との両方
において、すべての信号ラインに容積結合する浮動シー
ルド層によってそのようなノイズ環境を確実に形成する
ことができる。浮動するシールド層は、電源供給電圧に
接続されたシールド層に比較して、外部ノイズに影響を
受けることが少ない利点がある。
【００１７】更に本発明にかかる多層パッケージは、様
々な種類の信号によって作動する集積回路においてこれ
らの信号を効果的に分離することができるようにするこ
ともできる。夫々が導電層を含むパッケージ全体を、種
々の信号およびシールドの互いに電気的に分離された複
数のゾーンに分割することによって、クロストークやそ
の他のノイズ接続を最小限にすることができる。本発明
のその他の特徴、性質、利点は、付随の図面と、以下の
好適実施例の詳細な説明とから明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の効果】以上、本発明の多層パッケージおよびパ
ッケージング方法は、いくつかの新規なシールド構成を
利用して、容量結合及び誘導結合を大幅に減少させると
共に、信号伝達路のインピーダンスの制御を可能とし
た。
【００１９】
【実施例】多層パッケージは、多くのピン数と高密度と
を提供する。多層パッケージの一例として、ピングリッ
ドアレー（ｐｉｎ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）（ＰＧＡ）
パッケージがある。図１〜図３は、夫々、ＰＧＡの一例
の平面、端面及び断面を示す。
【００２０】図１に示すように、ＰＧＡパッケージ１０
０は、半導体チップ即ちダイ１２０が取り付けられる四
辺形状のダイ取り付け領域を包囲する多数のピン１１０
を有する。図２は、ＰＧＡパッケージ１００の多層構造
体の中心部の端面を示す。このパッケージ１００は、導
電層１３０を分離する誘電体層１４０によって互いに分
離された複数（例えば９）の平行導電層１３０を有す
る。複数のバイアコラム１５０によって、選択的に、前
記導電層１３０間の相互接続、あるいは、一つの導電層
１３０とピン１１０との接続が行われる。
【００２１】図３に示すように、半導体チップ１２０に
埋め込まれた集積回路上の入力／出力信号によって、一
本の伝送ラインを介して外部との電気的接続が行われ、
この伝送ラインは、四つのセグメントを有する。即ち、
（１）パッドに接続されたチップ１２０を前記パッケー
ジ上の対応するワイアボンドポストに接続する導電ボン
ドワイア１６０と、（２）前記パッケージ上のボンドポ
ストを選択されたバイアコラム１５０に接続する水平導
電ストリップ１７０と、（３）前記導電ストリップ１７
０を対応するピン１１０に垂直接続するバアアコラム１
５０と、（４）前記ピン１１０とである。その結果、パ
ッケージが回路ボードのソケットに挿入されると、前記
チップ１２０は、前記ボードの他の回路との信号の受送
信を行うことができる。
【００２２】非常に高い周波数（例えば、数百メガヘル
ツあるいはギガヘルツ）で作動する集積回路において
は、これらの各伝送路の電気特性が重要である。信号を
劣化させる好ましくない効果の例として、伝送インピー
ダンスの変化による信号反射や、電源およびグランドラ
インのインダクタンスによるグランドバウンスや、容量
結合による種々の信号間のクロストーク等がある。
【００２３】信号の上昇時間あるいは下降時間は、この
信号がその伝送ラインを通る通過時間よりも短い場合に
伝送ラインのインピーダンスを十分に制御することが特
に重要である。このような回路は、特に、信号反射によ
って起こるスイッチングエラーに影響を受けやすい。信
号反射を減少させるためには、パッケージを通る伝送ラ
インのインピーダンスの変化をできるだけ少なくする必
要がある。伝送ライン全体を通じて、そのインピーダン
スを、例えば、５０オーム等の均一なレベルに維持する
ことが望ましい。
【００２４】前記信号ストリップ１７０の幅や、前記誘
電体層１４０の厚みを制御することによって、伝送ライ
ンのセグメントのインピーダンスをある程度制御するこ
とは可能であるが、通常、所望値５０オームよりも高い
バイアコラム１５０のインピーダンスを制御する方法は
ほとんど存在しない。
【００２５】図４は、伝送ラインのバイアコラムセグメ
ントのインピーダンスを調節するための、本発明の一実
施例によるパッケージング方法を示す。導電層２１８と
接続するピン２０２に取り付けられたバイアコラム２０
０のインピーダンスを低下させるために、シールドバイ
アコラム２０４が、バイアコラム２００に対して一定距
離Ｄを置いて平行に配設されている。このシールドバイ
アコラム２０４は、上方導電層２０６を下方導電層２０
８に接続すると共に、ストリップライン（又は導電面）
２１０及び２１２を介して、ピン２１６に取り付けられ
たバイアコラム２１４に接続されている。前記ピン２１
６は、グランド電位に接続されている。
【００２６】シールドバイアコラム２０４を導電バイア
コラム２００に平行に配置するというこの構成は、２線
式伝送ラインと同じ機能を有する。直径ｄのワイアを中
心間距離Ｄで互いに離間配置した２線式ラインの特性イ
ンピーダンスは、次式で表される。
【００２７】 Ｚo＝Ｋ × ｌｎ｛［Ｄ＋√（Ｄ2−ｄ2）］／ｄ｝
【００２８】ここに、Ｋは誘電率εrの平方根に反比例
する定数である。従って、導電バイアコラム２００の有
効インピーダンスは、前記距離Ｄ及び／又は前記バイア
コラム２００及び２０４の直径によって調節することが
できる。しかしながら、通常のＰＧＡパッケージ製造行
程においては、中心間距離は最小限に設定される。例え
ば、ピン間距離が１００ミル（ｍｉｌ）のＰＧＡパッケ
ージの場合、非標準的なツールを必要とせずに、例えば
２５ミルの中心間距離でバイアコラムを穿孔することが
できる。しかしインピーダンスを一層減らすためには、
主導電バイアコラムに隣接して一つ以上のシールドバイ
アコラムを追加することができる。例えば３線式ライン
の有効インピーダンスは、２線式ラインによって得られ
る最小インピーダンスよりも低い。
【００２９】この構造のもう一つの利点は、インダクタ
ンスが低下することである。電源またはグランドに接続
された導電バイアコラムにおいても、類似の構成を採用
することによって単位長さ当りのインダクタンスが低く
なる。グランド及び電源ラインのインダクタンスが減少
すれば、グランドバウンス等の好ましくない効果を減少
させることができる。
【００３０】本発明の多層パッケージは、ボンドワイア
からピンへの伝送ラインのすべてのセグメントにおける
グランド及び電源ラインにインダクタンス低減技術を使
用している。電源ラインのキャパシタンスを増加させ
て、これらが高周波数において低インピーダンス電圧源
として作用するようにすることが望ましい。これによっ
て、電源を介する他の信号への高周波ノイズ結合の量を
減らすことができる。単位長さ当りのキャパシタンスが
高くなれば、インダクタンスが低下し、この低インダク
タンスも、電源およびグランドラインにおいて、グラン
ドバウンスを減らすために望ましい。
【００３１】キャパシタンスを増加し、インダクタンス
を低下させる技術は、二つの基本的物理法則を利用した
ものである。まず、伝送ライン上の電波伝搬速度Ｖｐ
は、伝送ラインの単位長さ当りのインダクタンスとキャ
パシタンスとの積の平方根の逆数に等しい（Ｖｐ＝１／
［√（ＬＣ）］）。前記電波伝搬速度は、又、電波が伝
わる媒体の誘電率εrによっても表すことができる。即
ち、Ｖｐ＝ｃ／εrである。ここに、ｃは自由空間にお
ける光の速度（３ｘ１０8ｍ／秒）である。従って、あ
る誘電率εrを備えた伝送ラインにおいて、伝搬速度は
一定である。その結果、伝送ラインの単位長さ当りのイ
ンダクタンスＬとキャパシタンスＣとの間に反比例の関
係が成り立つ。この法則は、所望のインダクタンス減少
の結果、その副産物として、電源およびグランドライン
のキャパシタンスが自動的に増加するということを理解
する上で極めて有用である。
【００３２】第２の法則は、隣接するワイア間の相互イ
ンダクタンスに基づくものである。一対のワイアを、そ
れらの磁力線が互いにクロスするように十分に隣接して
配設した時、電圧と磁束との間の関係は三つのパラメー
タ、即ち、Ｌ1（ワイア１のインダクタンス）、Ｌ2（ワ
イア２のインダクタンス）そしてＬ12（ワイア１と２と
の間の相互インダクタンス）によって特徴付けられる。
ワイア１に流れる電流がＩ1、ワイア２に流れる電流が
Ｉ2であるとすると、ワイア１に沿って誘導される電圧
は、これらの和［Ｌ1（ｄＩ1／ｄｔ）＋Ｌ12（ｄＩ2／
ｄｔ）］に等しい。仮に前記電流Ｉ1とＩ2とが互いに反
対方向であるとすると、前記相互インダクタンスの項に
よって発生する電圧により、ワイア１の固有のインダク
タンスによる電圧とワイア２の固有のインダクタンスに
よる電圧との両方が部分的に相殺される。集積回路への
電源ラインとグランドラインの場合、その電流は互いに
反対方向であり、一次数まで同じである。従って、これ
らをできる限り隣接して配置することが望ましい。
【００３３】先ず第１セグメント（図３）から説明する
と、グランドと電源とに接続されたボンドワイアは、そ
れらの相互インダクタンスが上述したように相殺される
ように互いに出来るだけ近接して、しかも反対の極性を
備えて配設されている。
【００３４】次に、水平層どうしをつなぐ電源およびグ
ランド導電ストリップの性能が最適化される。図４にお
いて、最上部の二つの導電層２２２，２２４が夫々電源
とグランド専用である。電源ラインのキャパシタンスを
増加させるために、これらの電源面２２２とグランド面
２２４との分離には非常に薄い誘電体層２２０を使用す
る。例えば、厚さ１５ミルの誘電体層を備えた通常のＰ
ＧＡパッケージの製造において、例えば２ミルもの薄さ
の誘電体層を使用することができる。
【００３５】更に薄い誘電体層を使用すれば、単位長さ
当りのキャパシタンスが増加し、単位長さ当りのインダ
クタンスが減少する。従って、電源面間において非常に
薄い誘電体層を使用することにより、電源供給ピンを、
チップが取り付けられるダイ取り付け領域から最も離れ
た、パッケージのコーナ部に配設することが可能にな
る。単位長さ当りのインダクタンスが低いので、間隔を
増加させてもインダクタンスが許容範囲を越えて高くな
ることはない。この構成によれば、その信号路における
伝搬遅延が最小限度であることを要求される微妙な電気
信号用のピンを集積回路の近くに配設することができ
る。
【００３６】図５は、電源供給ピンの構成の一例を示す
ものである。これらのピンは、例えば９個のグループに
分けられていて、それらの極性が碁盤状に交互反転し、
パッケージの四つの隅部の夫々に設けられている。例え
ば、ピンの中心間間隔が、９線式構成の場合にように１
００ミルである場合、上述したように、正の電源供給ピ
ン（ＶＤＤ）３１０と負の電源供給ピン（ＶＳＳ）３０
０との間において相互インダクタンスの相殺が起こる。
９線式碁盤目状の構造が、夫々、他の極性のピンよりも
一つ多いある極性のピンを有しているので（例えば、５
本のＶＳＳピンと４本のＶＤＤピン）、それらの有効イ
ンダクタンスには僅かなインバランスがある。このイン
バランスを補償するために、前記構成は、パッケージの
四隅に相互に配置されて完成される。この碁盤目状の構
成によるインダクタンスの減少は、パッケージ内の対応
する２線式ラインバイア３２０にも当てはまる。
【００３７】上述の技術によれば、電源ラインのインダ
クタンスが減少すると共に、ＩＣ結合パッドからパッケ
ージの外部ピンへの信号ラインのインピーダンスを制御
することができる。 本発明の多層パッケージング方法
は、更に、主として高周波作動におけるノイズ減少を目
的とする複数の方法を提供するものである。
【００３８】差動電源供給ノイズに対する抵抗力を得る
ために、垂直方向と水平方向との両方において、反対極
性のシールドが使用されている。このようなシールド
は、高周波数低電圧振幅信号で作動する回路の場合に特
に効果的である。図６は、９つの導電層４０１〜４０９
を備えたパッケージ用のそのような反対極性シールド構
成の一例を示している。４つの導電層がアクティブ信号
の伝送に割り当てられ、５つが高電源供給源および低電
源供給源に接続されて各信号層間を互いに分離してい
る。垂直方向の反対極性シールド構成は、信号層とシー
ルド層とを互いにインターリーブ配置して各信号層が、
高電源供給シールド層と低電源供給シールド層との間に
挟まれるようにすることによって達成されている。 従
って、図６において、層４０２，４０４，４０６，４０
８がアクティブ信号を伝送し、層４０１，４０５及び４
０９が低電源供給源に接続され、層４０３，４０７が高
電源供給源に接続されている。
【００３９】水平方向の反対極性シールド構成は、バイ
アコラム４００，４１０によって達成される。図７に示
すように、重要な信号を伝送する導電ストリップ４２０
は、このストリップ４２０のいずれかの側方に延出する
導電ストリップ４３０及び４４０によって、その両側が
シールドされている。バイアコラム４００及び４１０
（図６）は、シールドストリップ４３０，４４０を夫々
低電源供給源と高電源供給源とに接続している。一つの
信号ラインを、その両側方のみならず上下方向からも反
対極性のシールド信号によって包囲することにより、前
記信号は高電源ライン及び低電源ライン上のいかなる差
動電源供給ノイズに対しても保護される。このシールド
構成によれば、更に、信号ライン間のクロストークも大
幅に減らすことができる。前記低電源供給及び高電源供
給シールド層は、パッケージの隅部のピンからパッケー
ジの中心部のボンドポストへ電源信号を伝送する電源面
としても作用することができる。
【００４０】ある種の低電圧振幅回路作動においては、
回路が論理Ｈと論理Ｌとを識別出来るように信号が正と
補数との対で伝送される必要がある。時に完全差動方式
と称されるこの種の回路作動においては、上述の反対極
性シールド構成が非常に効果的である。しかしながら、
別の種類の低電圧振幅回路作動においては、リファレン
ス信号Ｖｒｅｆと比較されて、その論理状態が判定され
る一つの信号（一対の補数に対して）のみを送ることが
可能である。このような回路の場合には、前記リファレ
ンス信号Ｖｒｅｆを伝送する一つのラインが、すべての
入力信号に対する補数入力として使用される。
【００４１】回路が疑似差動低電圧振幅信号によっても
適切に作動して、その信号とＶｒｅｆとの間の関係を維
持することが重要である。いずれか一つの信号に接続さ
れたシングルエンド（即ち、コモンモードではない）ノ
イズによってスイッチングエラーが容易に発生する。Ｖ
ｒｅｆラインに接続されたノイズによって、すべての信
号の読み取りエラーが生じる可能性もある。従って、こ
のような疑似挙動低電圧振幅信号に対するパッケージ環
境を最適化するために、あらゆる手段をこうじて、夫々
の入力信号と前記リファレンス信号Ｖｒｅｆとが最低
の、そしてより重要には、同じノイズ接続を受けるよう
に構成しなければならない。
【００４２】本発明のパッケージによれば、これは、先
ず、信号を、夫々がその自身のＶｒｅｆを共有する複数
のグループ又は束に分割することによって達成される。
一つの束に属する複数の信号ラインを、Ｖｒｅｆライン
の両側に夫々半分づつに分けてグループ化する。同時
に、ピンとバイアとを、いずれの信号ライン束において
もピンからダイへ伝送されなければならない信号ライン
の距離が等しくなるように構成する。この構成により、
信号ライン束の各信号ラインがさらされるノイズ環境を
類似性を最大にすることが可能になる。
【００４３】シングルエンドノイズ結合に対する抵抗力
を更に増すために、信号層の間にシールド層をインター
リーブし、図６及び図７に示したような構成に類似の垂
直方向および水平方向シールド構成を形成する。しかし
ながら、この場合、すべてのシールド層は互いに接合す
ると共にフローティングされる。このフローティングシ
ールド層によれば、信号のスイッチングによるすべての
ノイズを、このシールド層に隣接したすべてのラインに
接続することができる。即ち、すべての信号ラインとＶ
ｒｅｆラインとが、他のすべてのフローティングシール
ド層（垂直方向と水平方向）に接続されたフローティン
グシールド層に隣接しているので、これらのラインが同
じノイズ結合を受け、従って、一体的に動く。これによ
り、オンチップ差動入力バッファによって前記リファレ
ンス信号と比較される時に、これらの信号レベルが正確
に読まれることになる。長さが同じ信号ラインを使用す
ることにより、フローティングシールドと様々な信号ラ
インとの間の容量結合は確実に等しくなる。水平方向の
シールド構成によって、更に、信号ライン間のクロスト
ークが減少する。
【００４４】本発明のパッケージング方法に係る別のシ
ールド技術は、負（ＶＳＳ）と正（ＶＤＤ）の電源供給
源の差動ノイズに対する抵抗力を提供するものである。
このパッケージの最上部の二つの層は、電源供給ライン
に割当られている。しかしながら、専用構成にする代わ
りに、例えば、ＶＤＤへの最上層の全体とＶＳＳへの最
上層の全体とを、ＶＤＤとＶＳＳの導電層の同じ領域部
分が、均等間隔で、これらに平行な信号ラインシールド
領域に対向するように構成してもよい。
【００４５】図８と図９は、この技術の基本となる原理
を略示する。図８において、誘電体層５２０を介して二
つの層５００，５１０を接続するバイアコラム（図示せ
ず）を使用してこれら両方の層に交流電源供給領域を形
成している。図９は、同じ面積のＶＤＤとＶＳＳとの平
面構造を示す。この構造は、これらのノイズが多い電源
供給領域の近くのシールド領域５３０に、同じ大きさで
反対の誘導電圧を提供している。これは、これらのシー
ルド領域の差動ＶＤＤ／ＶＳＳノイズに対する抵抗力を
効果的に提供する。
【００４６】以上の記載から明らかなように、異なった
種類の信号で作動する回路は、異なった種類のシールド
機構を必要とする。しかしながら、一つの集積回路が、
同じチップ上において複数種類の信号を合成することも
可能である。従って、そのような集積回路チップのパッ
ケージングは、以上の様々なシールド技術のすべてを組
み合わせたものを含むべきである。
【００４７】本発明のパッケージは、同じパッケージ内
部の様々な種類の信号を効果的にシールドするものであ
る。これは、パッケージを互いに電気的に絶縁した複数
の分離ゾーンに分割することによって達成される。図６
に戻って、すべての導電領域も同様に、信号の種類数に
対応の数のゾーンに分割される。図１０は、その一例と
してのシールド層６００が三つの夫々独立したゾーン６
０１，６０２，６０３に分割されていることを示す平面
構造を示す。各ゾーンは、シールド信号として使用され
る連続金属プレートを有している。これら三つのゾーン
は、空間を介して互いに分離され、各シールドゾーンが
それ自身の瞬時電圧を有することが可能になっている。
【００４８】各ゾーンは、シールド層の間にインターリ
ーブされたすべての信号層上のある種類の信号専用の領
域の境界を形成している。例えば、ゾーン６０１，６０
２及び６０３は、夫々、完全差動低電圧振幅出力用、疑
似差動低電圧振幅入力用、そしてＣＭＯＳまたはＴＴＬ
入力及び出力用に割り当てることができる。その場合、
図６及び図７を参照して説明した低電圧振幅出力の電源
供給電圧を利用した反対極性シールド構成を、シールド
ゾーン６０１に対応する領域のすべてのシールド及び信
号層に使用する。シールドゾーン６０２に対応する領域
においては、すべてのシールド及び信号層にフローティ
ングシールド構成を使用し、シールドゾーン６０３にお
いては、すべてのシールド及び信号層にＣＭＯＳ電源供
給源を利用した反対極性シールド構成を使用する。この
タイプのゾーンシールド構成は融通性が極めて良好で、
混合信号パッケージにおいて有効なシールドを提供する
ものである。以上、本発明は、特に高周波数混合信号集
積回路装置に適したパッケージング装置及びその製造方
法を提供するものである。
【００４９】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】多層パッケージの一例を示す平面図
【図２】多層パッケージの一例を示す端面図
【図３】多層パッケージの一例を示す断面図
【図４】多層パッケージング方法の一例を示す概略説明
図
【図５】インダクタンスを減少させる電源供給ピン構成
の一例を示す部分平面図
【図６】垂直方向の反対極シールド構成を示す図
【図７】水平方向と反対極シールド構成を示す図
【図８】差動電源ノイズを減少させる平行電源供給層の
構成を示す側面図
【図９】差動電源ノイズを減少させる平行電源供給層の
構成を示す平面図
【図１０】パッケージ内部の電気的に分離されたゾーン
構成の一例を示す平面図
【符号の説明】
１１０ コネクタ １２０ ダイ １３０ 導電層 １４０ 誘電体層 １６０ ボンドワイア ２０４ 一つのバイアコラム ２０６ 導電層 ２０８ 導電層 ２１０ 水平導電路 ２１２ 水平導電路 ２１４ 第２のバイアコラム ２１８ 導電層 ２２０ 誘電体層 ５２０ 誘電体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ジェイ・プローブスティング アメリカ合衆国 カリフォルニア 94022 ロス・アルトス・ヒルズ エドガート ン・ロード 27800 (72)発明者 ウィリアム・エイチ・ハーンドン アメリカ合衆国 カリフォルニア 94087 サニーヴェイル ヨークタウン・ドライ ブ 1056

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特定寸法のダイ（１２０）取り付け領域
    を包囲する、導電層（１３０，２０６，２０８，２１
    ８）と誘電体層（１４０，２２０，５２０）のインター
    リーブ層を有する多層パッケージであって、 前記パッケージの一側方において標準間隔で離間配置さ
    れ、かつ、前記ダイ（１２０）取り付け領域を包囲する
    外部コネクタアレーと、 前記標準間隔で離間配置されると共に、各外部コネクタ
    を選択された導電層（１３０）の特定の信号路に電気接
    続する第１バイアコラム群と、 前記第１バイアコラム群の対応するコラムに対して、前
    記標準間隔よりも小さな間隔で隣接配置された第２バイ
    アコラム群とを有していて、 前記第１バイアコラム群の一つとこれに隣接配置された
    少なくとも一つのバイアコラム（２０４）とが２線式伝
    送ラインを形成していることを特徴とする多層パッケー
    ジ。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも一つのバイアコラム（２
    ０４）が、少なくとも二つの平行な導電層上の少なくと
    も二つの水平導電路（２１０，２１２）を介して第２バ
    イアコラム（２１４）に接続され、導電閉ループを形成
    している請求項１に記載の多層パッケージ。
  3. 【請求項３】 前記導電閉ループが、グランド電位に接
    続されている請求項２に記載の多層パッケージ。
  4. 【請求項４】 前記導電層（１３０）の電気ラインを、
    前記ダイ（１２０）取り付け領域に取り付けられた半導
    体チップに接続する複数のボンドワイア（１６０）を有
    し、電源を伝送するボンドワイアが、グランド電位を伝
    送するボンドワイアの近くに交互に配設されている請求
    項１に記載の多層パッケージ。
  5. 【請求項５】 前記電源伝送導電層とグランド電位伝送
    導電層との間にインターリブされた誘電体層が、信号伝
    送用の層の間にインターリーブされた誘電体層よりも実
    質的に小さな厚みを有している請求項１に記載の多層パ
    ッケージ。
  6. 【請求項６】 正の電源と負の電源を伝送する外部コネ
    クタが、碁盤の目状にグループ化され、前記パッケージ
    の４つの外隅部のうちの少なくとも一つに配設されてい
    る請求項５に記載の多層パッケージ。
  7. 【請求項７】 電気信号を伝送する各導電層が、互いに
    反対極性のシールド信号を伝送する二つの導電層の間に
    挟まれている請求項１に記載の多層パッケージ。
  8. 【請求項８】 特定寸法のダイ（１２０）取り付け領域
    を包囲する、導電層（１３０）と誘電体層（１４０，２
    ２０，５２０）のインターリーブ層を有する多層パッケ
    ージであって、 前記パッケージの一側方に配置され、かつ、前記ダイ取
    り付け領域を包囲する外部コネクタアレーと、 前記外部コネクタアレーの各コネクタ（１１０）を、選
    択された導電層の特定の信号路に電気接続するバイアコ
    ラム群とを有し、 前記複数の導電層が、シールド信号とアクティブ信号と
    に交互に接続されていることを特徴とする多層パッケー
    ジ。
  9. 【請求項９】 シールド信号に接続された前記複数の導
    電層の内の少なくとも一つが、フローティングシールド
    層として非接続状態に維持されている請求項８に記載の
    多層パッケージ。
  10. 【請求項１０】導電層のアクティブ信号が、前記バイア
    コラムを介して前記フローティングシールド層に接続さ
    れた二つの導電路の間に挟まれている請求項９に記載の
    多層パッケージ。
  11. 【請求項１１】シールド信号に接続された前記導電層
    が、少なくとも二つの電気絶縁された領域を形成する少
    なくとも二つの非接続シールドゾーンに分割され、アク
    ティブ信号に接続された前記複数の導電層の対応する領
    域が、夫々異なった種類の信号を伝送する請求項８に記
    載の多層パッケージ。
  12. 【請求項１２】特定寸法のダイ取り付け領域を包囲す
    る、導電層と誘電体層のインターリーブ層と、前記複数
    の導電層のいずれか一つからの選択された信号路と他と
    を電気結合する複数のバイアコラムとを有する多層パッ
    ケージにおいて、 前記複数の電導層を、信号層とシールド層とに交互に割
    り当て、各信号層を、二つのシールド層の間のまん中に
    配置する工程を有するパッケージング方法。
  13. 【請求項１３】各信号層上の一つの信号路を該信号層上
    の他の信号路から、第１側部上の第１シールド路と第２
    側部上の第２シールド路とによってシールドする工程を
    有する請求項１２に記載のパッケージング方法。
  14. 【請求項１４】前記両シールド層が互いに接続されると
    共に、非接続フローティング状態にされている請求項１
    ２に記載のパッケージング方法。
  15. 【請求項１５】前記両シールド層が、互いに反対の極性
    のシールド信号に接続されている請求項１２に記載のパ
    ッケージング方法。
  16. 【請求項１６】前記シーリング工程が以下の工程を有す
    る請求項１３に記載のパッケージング方法、 （ａ） 前記第１シールド路を、前記複数のバイアコラ
    ムの夫々を介して上方シールド層に接続する工程と、 （ｂ） 前記第２シールド路を、前記複数のバイアコラ
    ムの夫々を介して下方シールド層に接続する工程。
  17. 【請求項１７】特定寸法のダイ取り付け領域を包囲す
    る、導電層と誘電体層のインターリーブ層と、前記複数
    の導電層のいずれか一つからの選択された信号路を他と
    を電気結合する複数のバイアコラムとを有する多層パッ
    ケージにおいて、以下の工程を有するパッケージング方
    法、 （ａ） 第１導電層上の複数の導電セグメントを、第１
    電源と第２電源とに、交互に、かつ、第１順序で接続す
    る工程と、 （ｂ） 前記第１導電層に近接した第２導電層上の複数
    の導電セグメントを、前記第１電源と第２電源とに、交
    互に、かつ、前記第１順序と反対の第２順序で接続する
    工程を有していて、前記第１又は第２層に近接した第３
    層が、前記第２電源供給を伝送する導電セグメントの領
    域にほぼ等しい、前記第１電源供給を伝送する導電セグ
    メントの領域に面している。
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