JPH08222656A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH08222656A
JPH08222656A JP2800395A JP2800395A JPH08222656A JP H08222656 A JPH08222656 A JP H08222656A JP 2800395 A JP2800395 A JP 2800395A JP 2800395 A JP2800395 A JP 2800395A JP H08222656 A JPH08222656 A JP H08222656A
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嘉文 中村
Yoshihiro Bessho
芳宏 別所
Minehiro Itagaki
峰広 板垣
Yoshihiro Tomura
善広 戸村
Kazuhiro Miura
和裕 三浦
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  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子部品の1つであるコンデンサという実装
部品を削減することにより、低コストの半導体装置を得
る。 【構成】 半導体素子2を実装したセラミック配線基板
3内に形成された回路パターンの一部であるビアホール
4に、誘電体7を充填し、基板3の素子側の面にグラン
ド電位配線5、反対面に電源電位配線6を形成すること
により、ビアホール部にコンデンサ発生領域を形成す
る。基板内部の非常に小さな領域にコンデンサを形成で
き、高密度で、かつ実装部品数の少ないセラミック配線
基板3を作製できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子部品を実装する配線
基板内に容量発生領域(バイパスコンデンサ)を持つ半
導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、製造されている回路基板内では様
々な雑音が発生している。この雑音は回路動作に悪影響
を及ぼし、回路の誤動作を起こす要因となっている。そ
こで回路設計者は回路設計時に基板内雑音防止対策の1
つとして半導体装置の近傍にバイパスコンデンサを挿入
した回路を作成する。このバイパスコンデンサは半導体
装置のグランド電位部と電源電位部との間に挿入される
コンデンサで、基板内雑音の防止に対して大変有効であ
り、一般的によく利用される。前記コンデンサの実装部
品のタイプは挿入部品、面実装部品などがあり、種類と
してはセラミックコンデンサ、タンタル電解コンデンサ
などがある。また、セラミック多層配線基板において
は、層内に容量発生領域を有するものもある。この方式
によると、配線基板上の電子部品数を少なくすることが
でき、部品コストを少なくでき、また配線基板の部品実
装面を有効に使用できる。これらの理由でセラミック多
層配線基板においてはコンデンサ内蔵の基板も使用され
つつある。図2は従来のコンデンサ内蔵の半導体装置の
断面図の一例である。
【0003】図2に示す半導体装置21では、半導体素
子22と電極24を備えたセラミック基板23の内部の
ビアホール25とビアホール25の間に内層電極26と
誘電体27からなる容量発生領域を形成してバイパスコ
ンデンサとしている。例えば特開平4−280496号
公報に提案された方法によると、セラミック組成のグリ
ーンシートに所望のビアを形成し、そのビアに導体ペー
ストを充填する。前記シートに導体ペーストにて内層電
極パターンをスクリーン印刷し、配線パターンが覆われ
るように誘電体ペーストをスクリーン印刷する。この印
刷物を乾燥した後、導体ペーストにて誘電体形成部上に
内層電極26を印刷する。前記工程を繰り返し、導電層
と誘電体層を交互に形成し、容量発生領域を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
によると、電子部品数を減らすことはできるが、セラミ
ック基板内に容量発生領域を形成する際に導体と誘電体
を交互に数回印刷する必要があり、工数が多くなる。ま
た内層を形成するには、少なくとも4層以上の多層基板
となってしまう。さらには配線領域が小さくなる等の問
題もある。
【0005】本発明は上記課題を解決するため、高密度
で、かつ部品数のセラミック配線基板を提供し、高機能
で安価なパッケージの供給を可能にすることを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、半導体素子を備えたセラミ
ック配線基板を含む半導体装置において、セラミック配
線基板の内部に導電性物質を充填したビアホールと誘電
性物質を充填したビアホールとを備えたことを特徴とす
る。
【0007】前記構成においては、半導体素子を備えた
セラミック配線基板の第一面にグランド電位の導体層を
備え、セラミック配線基板の第二面に電源電位の導体層
を備え、第一面の電位と第二面の電位とが異なる前記グ
ランド電位の導体層と電源電位の導体層とに挟まれ、か
つ誘電性物質を充填したビアホールからなる容量発生領
域を備えることが好ましい。
【0008】また前記構成においては、半導体素子を備
えたセラミック配線基板の半導体素子側に電極を1層、
反対面に電極を1層備えることが好ましい。
【0009】
【作用】前記本発明の半導体装置によれば、セラミック
配線基板の内部に導電性物質を充填したビアホールと誘
電性物質を充填したビアホールとを備えたことにより、
雑音対策に有効なバイパスコンデンサを基板上に実装す
る必要がなくなり、コンデンサ部品を減らすことがで
き、部品のコスト削減が可能となる。
【0010】また半導体素子を備えたセラミック配線基
板の第一面にグランド電位の導体層を備え、セラミック
配線基板の第二面に電源電位の導体層を備え、第一面の
電位と第二面の電位とが異なる前記グランド電位の導体
層と電源電位の導体層とに挟まれ、かつ誘電性物質を充
填したビアホールからなる容量発生領域を備えるという
本発明の好ましい例によれば、非常に小さな領域にコン
デンサを内蔵させることができる。また半導体素子を備
えたセラミック配線基板の半導体素子側に電極を1層、
反対面に電極を1層備えるという本発明の好ましい例に
よれば、コンデンサ内蔵基板を2層基板で構成すること
が可能となる。
【0011】
【実施例】以下本発明を実施例を用いて具体的に説明す
る。図1は本実施例におけるセラミック配線基板にコン
デンサを内蔵した半導体装置1の断面図を示す。この半
導体装置は、半導体素子2及びセラミック配線基板3を
備え、基板3の素子側の面にはグランド電位配線5、反
対面には電源電位配線6が形成されている。グランド電
位配線5と電源電位配線6とに挟まれた領域に設けられ
たビア孔4には導体ペーストまたは誘電体ペースト7が
充填されている。
【0012】基板3の形成用素材として、汎用のセラミ
ックグリーンシートを使用した。導体ペーストは、Cu
O粉末(平均粒径3μm)に接着強度を得るためのガラ
スフリット(日本電気硝子社製 LS−0803ガラス
粉末、平均粒径3μm)を2.5重量%加えたものを無
機成分とし、有機バインダであるエチルセルロースをタ
ーピネオールに溶かしたビヒクルを加えて、3段ロール
により適度な粘度になるように混合して作製した。ビア
孔4の内部に誘電体7を形成するために用いる誘電体ペ
ーストは誘電体組成(モル比)が、Pb1.0Ca
0.01(Mg1/3Nb2/30.8Ti0.125(Ni1/21/2
0.0753.01となるように配合し、配合済み粉末に有機
バインダとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてジ
−n−ブチルフタレートを15重量%加えて、3段ロー
ルにより適度な粘度になるように混合して作製した。ま
ず、前記グリーンシートにビア孔をあけ、導体用のビア
ホールをマスクして前記誘電体ペーストでビアホールを
グリーンシートの下から吸引しながらスクリーン印刷で
埋めた。次に高誘電体をビアホール埋めした部分にマス
クを行い、前記導体ペーストでグリーンシートの下から
吸引しながらスクリーン印刷で埋め、空気中で乾燥し
た。次に前記積層体を空気中、600℃の温度において
脱バインダを行なった。その後積層体を水素ガス100
%雰囲気中で200℃、5時間で還元した。この時のC
u層をX線回折により分析したところ100%Cuであ
ることを確認した。最後に純窒素中900℃のメッシュ
ベルト炉で焼成した。焼成済みのセラミック基板にビア
孔埋め後のグリーンシートに、半導体素子2のグランド
配線と電源配線とで高誘電体を充填しているビアホール
の端を挟むように導体ペーストでスクリーン印刷して配
線パターンを形成した。その後に純窒素中900℃のメ
ッシュベルト炉で焼成した。配線パターン用導体として
は、一般に市販されているデュポン(Dupont)社製QP
153ペーストを使用した。前記焼結済みセラミック配
線基板3上に半導体素子2をフリップチップで実装し
た。
【0013】セラミック配線基板3の面積は20mm×2
0mmとし、コンデンサ形成部の面積は0.5mmφ、コン
デンサ部の誘電率8000(1MHz,25℃)、tanδ
(%)<0.7、絶縁体厚み0.3mmとした。
【0014】その結果、グランド電位層と電源電位層の
間に約0.004μFの容量を持たせることができた。
よって0.004μFの容量をもつコンデンサ内蔵の半
導体装置の作製が可能となり、基板内で発生する雑音に
対処できた。
【0015】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の半導体装置
によれば、セラミック配線基板の内部に導電性物質を充
填したビアホールと誘電性物質を充填したビアホールと
を備えたことにより、雑音対策に有効なバイパスコンデ
ンサを基板上に実装する必要がなくなり、コンデンサ部
品を減らすことができ、部品のコスト削減が可能とな
る。また半導体素子を備えたセラミック配線基板の第一
面にグランド電位の導体層を備え、セラミック配線基板
の第二面に電源電位の導体層を備え、第一面の電位と第
二面の電位とが異なる前記グランド電位の導体層と電源
電位の導体層とに挟まれ、かつ誘電性物質を充填したビ
アホールからなる容量発生領域を備えることにより、非
常に小さな領域にコンデンサを内蔵させることができ
る。また半導体素子を備えたセラミック配線基板の半導
体素子側に電極を1層、反対面に1層備えることによ
り、コンデンサ内蔵基板を2層基板で構成することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のコンデンサ内蔵の半導体装
置の断面図。
【図2】従来例のコンデンサ内蔵の半導体装置の断面
図。
【符号の説明】
1、21 半導体装置 2、22 半導体素子 3、23 セラミック配線基板 4、25 ビアホール 5 グランド電位配線 6 電源電位配線 7 誘電体 24 電極 26 内部電極 27 誘電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/12 E (72)発明者 戸村 善広 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 三浦 和裕 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子を備えたセラミック配線基板
    を含む半導体装置において、セラミック配線基板の内部
    に、導電性物質を充填したビアホールと誘電性物質を充
    填したビアホールを備えたことを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 半導体素子を備えたセラミック配線基板
    の第一面にグランド電位の導体層を備え、セラミック配
    線基板の第二面に電源電位の導体層を備え、第一面の電
    位と第二面の電位とが異なる前記グランド電位の導体層
    と電源電位の導体層とに挟まれ、かつ誘電性物質を充填
    したビアホールからなる容量発生領域を備えた請求項1
    記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 半導体素子を備えたセラミック配線基板
    の半導体素子側に電極を1層、反対面に電極を1層備え
    た請求項1又は請求項2記載の半導体装置。
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