JPH08330474A - Package for semiconductor - Google Patents

Package for semiconductor

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JPH08330474A
JPH08330474A JP8072253A JP7225396A JPH08330474A JP H08330474 A JPH08330474 A JP H08330474A JP 8072253 A JP8072253 A JP 8072253A JP 7225396 A JP7225396 A JP 7225396A JP H08330474 A JPH08330474 A JP H08330474A
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Japan
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wiring layer
terminal
signal
ground
power supply
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JP8072253A
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Japanese (ja)
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Keiichi Yano
圭一 矢野
Junichi Kudo
潤一 工藤
Koji Yamakawa
晃司 山川
Yasushi Iyogi
靖 五代儀
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a semiconductor package such as PGA or BGA package, which allows the increase of the number of input and output signals accompanying the high integration of a semiconductor element and the increase of the dissipation from the semiconductor element, but also to improve the property of transmission of high frequency signal such as over GHz and reduce the dispersion. CONSTITUTION: This possesses a ceramic multilayer substrate 2 such as a nitride aluminum multilayer substrate, etc., which has a mount 2a for a semiconductor element and a terminal formation face 2b and which is provided with an inner wiring layer 5 electrically connected with the semiconductor element. A group of input/output terminals 3 electrically connected to the inner wiring layer 5 are arranged at the terminal formation face 2b of the ceramic multilayer substrate 2. A group of input/output terminals 3 have signal terminals 4a and 4c, a ground terminal 4b, and a power terminal 4d. Out of these, the signals 4a and 4c are arranged next to at least one ground terminal 4b or the power source terminal 4d.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波伝送特性の
改善を図った半導体用パッケージに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor package with improved high frequency transmission characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体素子のパッケージングに
は、プラスチックパッケージ、メタルパッケージ、セラ
ミックスパッケージが使用されている。これらのうち、
セラミックスパッケージは、優れた絶縁性、放熱性、耐
湿性等を有することから、コンピュータの演算部に用い
るCMOSゲートアレイやECLゲートアレイ等のパッ
ケージングに使用されている。
2. Description of the Related Art Generally, a plastic package, a metal package, or a ceramic package is used for packaging a semiconductor element. Of these,
Ceramics packages are used for packaging CMOS gate arrays, ECL gate arrays, etc. used in the computing unit of computers, because they have excellent insulating properties, heat dissipation properties, moisture resistance, and the like.

【0003】ところで、近年、半導体素子の 1素子当り
の入出力信号数は、素子の高集積化により増加する傾向
にある。また、半導体素子からの発熱量も増大する傾向
にある。そこで、半導体用パッケージに対しては、入出
力信号数の増加への対応を図ると共に、放熱性を高める
ことが強く望まれている。
By the way, in recent years, the number of input / output signals per semiconductor element tends to increase due to high integration of the element. Moreover, the amount of heat generated from the semiconductor element tends to increase. Therefore, it is strongly desired for semiconductor packages to cope with an increase in the number of input / output signals and to improve heat dissipation.

【0004】このようなことから、QFP(Quad Flat
Package)等に比べて、多端子化に容易に対応可能である
と共に、放熱性に優れるセラミックス製のPGA(Pin
GridArray)パッケージやBGA(Ball Grid Array)パッ
ケージが注目されている。このように、セラミックス製
のPGAパッケージやBGAパッケージ等を用いること
により、半導体素子の多端子化や発熱量の増大等には対
応することができる。しかし、最近の半導体素子におい
ては、動作速度の高速化を図るために、動作周波数を高
周波化する傾向が強い。従来構造のセラミックス製PG
AパッケージやBGAパッケージでは、 MHz域程度まで
の高周波信号については対応できるものの、 GHzを超え
るような高周波信号になると、以下に示すような問題が
生じることが懸念されている。
From the above, QFP (Quad Flat)
PGA (Pin) made of ceramics, which can easily handle multiple terminals compared to
Grid Array) packages and BGA (Ball Grid Array) packages are receiving attention. As described above, by using the PGA package, the BGA package, or the like made of ceramics, it is possible to deal with the increase in the number of terminals of the semiconductor element and the increase in the amount of heat generation. However, in recent semiconductor devices, there is a strong tendency to increase the operating frequency in order to increase the operating speed. Ceramic PG with conventional structure
Although the A package and the BGA package can handle high frequency signals up to the MHz range, it is feared that the following problems will occur when the high frequency signal exceeds GHz.

【0005】すなわち、従来構造のPGAパッケージや
BGAパッケージ等では、パッケージ内の信号線の配置
位置等により伝送特性にばらつきある。この伝送特性の
ばらつきは、信号線の伝送特性が部分的に低下すること
を意味している。この伝送特性の部分的な低下によっ
て、従来構造のPGAパッケージやBGAパッケージ等
は半導体素子に誤動作が生じやすいという問題を有して
いる。
That is, in the PGA package and the BGA package having the conventional structure, the transmission characteristics vary depending on the arrangement position of the signal line in the package. This variation in transmission characteristics means that the transmission characteristics of the signal line are partially deteriorated. Due to this partial deterioration of the transmission characteristics, the PGA package, the BGA package, and the like having the conventional structure have a problem that a semiconductor element is likely to malfunction.

【0006】一方、最近の半導体素子はASICに見ら
れるように、設計の自由度を高める方向に進んでいる。
このため、予めパッケージ側で各信号線の信号通過特性
を定めることが困難になっている。従って、大多数の信
号線の高周波伝送特性を向上させることが求められてい
る。
[0006] On the other hand, recent semiconductor devices have been in the direction of increasing the degree of freedom in design as seen in ASIC.
Therefore, it is difficult to determine the signal passing characteristics of each signal line on the package side in advance. Therefore, it is required to improve the high frequency transmission characteristics of the majority of signal lines.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、最近
の半導体素子の高集積化や高速動作化等に伴って、半導
体用パッケージに対する要求特性は、入出力数の増加へ
の対応、高放熱性化、高周波信号の伝送特性の向上およ
びばらつき防止、またそれに伴う誤動作の防止等、年々
厳しくなってきている。
As described above, with the recent high integration and high speed operation of semiconductor elements, the required characteristics of the semiconductor package are to cope with the increase in the number of inputs and outputs and to increase the heat dissipation. Performance, improvement of transmission characteristics of high-frequency signals, prevention of variations, and prevention of malfunctions associated therewith are becoming severer year by year.

【0008】例えば、入出力信号数の増加や高放熱性化
に対しては、セラミックス製のPGAパッケージやBG
Aパッケージが有効である。しかし、 GHzを超えるよう
な高周波信号の伝送特性については、信号線の位置等に
よりばらつきが存在しているため、この高周波信号の伝
送特性のばらつきを防止すること、さらにはそれに伴う
誤動作等を防止することが求められている。
For example, in order to increase the number of input / output signals and improve heat dissipation, a PGA package or BG made of ceramics is used.
A package is valid. However, since there are variations in the transmission characteristics of high-frequency signals that exceed GHz, depending on the position of the signal line, etc., it is possible to prevent variations in the transmission characteristics of this high-frequency signal and to prevent malfunctions that accompany it. Is required to do.

【0009】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、半導体素子の高集積化や高速動作化
等に対して実用的に対応可能とした半導体用パッケージ
を提供することを目的としており、具体的には半導体素
子の高集積化に伴う入出力信号数の増加、および半導体
素子からの発熱量の増大に対応させた上で、半導体素子
の高速動作化に伴う GHzを超えるような高周波信号の伝
送特性を向上させると共に、そのばらつきを低減した半
導体用パッケージを提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor package which can practically cope with high integration and high speed operation of semiconductor elements. The purpose is to meet the increase in the number of input / output signals that accompanies higher integration of semiconductor devices and the increase in the amount of heat generated from semiconductor devices, and then exceed GHz that accompanies the higher-speed operation of semiconductor devices. It is an object of the present invention to provide a semiconductor package that improves the transmission characteristics of such high-frequency signals and reduces the variation.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体用パッケ
ージは、請求項1に記載したように、半導体素子の搭載
面と端子形成面とを有し、半導体素子と電気的に接続さ
れる内部配線層を有するセラミックス多層基板と、前記
内部配線層と電気的に接続されると共に、前記セラミッ
クス多層基板の端子形成面に設けられ、信号端子、グラ
ンド端子および電源端子を有する入出力端子群を具備
し、前記信号端子のうち主な信号端子は、少なくとも 1
つの前記グランド端子または電源端子と隣接して配列さ
れていることを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor package having a mounting surface for a semiconductor element and a terminal forming surface, which is electrically connected to the semiconductor element. A ceramics multilayer substrate having a wiring layer, and an input / output terminal group electrically connected to the internal wiring layer and provided on a terminal forming surface of the ceramics multilayer substrate and having a signal terminal, a ground terminal and a power supply terminal. However, the main signal terminal among the signal terminals is at least 1
It is characterized in that it is arranged adjacent to the one ground terminal or the power supply terminal.

【0011】さらに、本発明の半導体用パッケージは、
請求項6に記載したように、半導体素子の搭載面と端子
形成面とを有するセラミックス多層基板と、前記セラミ
ックス多層基板の内部に設けられた信号配線層、グラン
ド配線層および電源配線層を有し、前記グランド配線層
および電源配線層の少なくとも一方が前記セラミックス
多層基板内に平面状に形成されている内部配線層と、前
記グランド配線層と電気的に接続され、前記セラミック
ス多層基板の端子形成面に設けられたグランド端子と、
前記電源配線層と電気的に接続され、前記セラミックス
多層基板の端子形成面に設けられた電源端子と、前記信
号配線層と電気的に接続され、前記セラミックス多層基
板の端子形成面に設けられた信号端子を具備し、前記信
号端子のうち主な信号端子は、少なくとも 1つの前記グ
ランド端子または電源端子と隣接して配列されているこ
とを特徴としている。
Furthermore, the semiconductor package of the present invention is
A ceramic multilayer substrate having a mounting surface of a semiconductor element and a terminal forming surface, and a signal wiring layer, a ground wiring layer, and a power wiring layer provided inside the ceramic multilayer substrate. An internal wiring layer in which at least one of the ground wiring layer and the power supply wiring layer is formed in a planar shape in the ceramic multilayer substrate, and the ground wiring layer are electrically connected to each other, and a terminal formation surface of the ceramic multilayer substrate The ground terminal provided on the
A power supply terminal electrically connected to the power supply wiring layer and provided on the terminal forming surface of the ceramic multilayer substrate, and a power supply terminal electrically connected to the signal wiring layer and provided on the terminal forming surface of the ceramic multilayer substrate. A signal terminal is provided, and a main signal terminal among the signal terminals is arranged adjacent to at least one of the ground terminal and the power supply terminal.

【0012】GHzを超えるような高周波信号の伝送特性
に影響を及ぼす要因としては、信号配線の配線長、メッ
キ配線の有無、信号配線とグランド配線および電源配線
の基準電位配線との電磁的結合等が考えられる。これら
のうち、信号配線と基準電位配線との電磁的結合の度合
いが高周波信号の伝送特性に大きな影響を及ぼす。特
に、セラミックス製PGAパッケージやBGAパッケー
ジでは、内部配線層を有するセラミックス多層基板を用
いるため、基準電位配線に流れるリターン電流の経路が
高周波信号の伝送特性に大きな影響を及ぼす。このリタ
ーン電流の経路長のばらつきを抑制すると共に、各信号
配線と基準電位配線との電磁的結合の差を極力小さくす
ることによって、 GHzを超えるような高周波信号の伝送
特性を向上させることができ、かつそのばらつき小さく
することができる。本発明はこのような知見に基いて成
されたものである。
Factors that affect the transmission characteristics of high frequency signals exceeding GHz include the wiring length of the signal wiring, the presence or absence of plated wiring, the electromagnetic coupling between the signal wiring and the ground wiring, and the reference potential wiring of the power supply wiring. Can be considered. Among these, the degree of electromagnetic coupling between the signal wiring and the reference potential wiring has a great influence on the transmission characteristics of the high frequency signal. Particularly, in the ceramic PGA package and BGA package, since the ceramic multilayer substrate having the internal wiring layer is used, the path of the return current flowing through the reference potential wiring has a great influence on the transmission characteristics of the high frequency signal. By suppressing this variation in the path length of the return current and minimizing the difference in the electromagnetic coupling between each signal wiring and the reference potential wiring, it is possible to improve the transmission characteristics of high frequency signals exceeding GHz. In addition, the variation can be reduced. The present invention was made based on such findings.

【0013】本発明の半導体用パッケージにおいては、
主な信号端子は少なくとも 1つのグランド端子または電
源端子と隣接して配列されている。具体的には、 50%以
上の信号端子を少なくとも 1つのグランド端子または電
源端子と隣接して配列している。従って、主な信号端子
に基くリターン電流の経路長を小さくすることができる
と共に、そのばらつきを大幅に低減することができる。
さらに、主な信号端子とグランド端子または電源端子と
の電磁的結合条件をおおよそ一定とすることができる。
これらによって、信号配線の高周波伝送特性を向上させ
ると共に、そのばらつきを低減することが可能となる。
従って、本発明の半導体用パッケージには、各種設計の
半導体素子を自由に搭載することができ、その上で搭載
した半導体素子の誤動作等を防止することが可能とな
る。
In the semiconductor package of the present invention,
The main signal terminal is arranged adjacent to at least one ground or power terminal. Specifically, 50% or more of the signal terminals are arranged adjacent to at least one ground terminal or power terminal. Therefore, the path length of the return current based on the main signal terminal can be reduced, and the variation can be significantly reduced.
Further, the electromagnetic coupling condition between the main signal terminal and the ground terminal or the power supply terminal can be made approximately constant.
As a result, it is possible to improve the high frequency transmission characteristics of the signal wiring and reduce the variation.
Therefore, semiconductor devices of various designs can be freely mounted on the semiconductor package of the present invention, and it becomes possible to prevent malfunction of the semiconductor devices mounted thereon.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Modes for carrying out the present invention will be described below.

【0015】図1は、本発明の半導体用パッケージをP
GA用パッケージに適用した一実施形態の構成を示す断
面図である。このPGA用パッケージは、表面実装型P
GAおよび挿入実装型PGAのいずれにも適用可能であ
る。
FIG. 1 shows a semiconductor package of the present invention as a P package.
It is sectional drawing which shows the structure of one Embodiment applied to the package for GA. This PGA package is a surface mount type P
It is applicable to both GA and insertion mounting type PGA.

【0016】同図に示す半導体用パッケージ1は、上面
2aがCMOSゲートアレイやECLゲートアレイ等の
半導体素子の搭載面とされ、かつこの素子搭載面と反対
側の面、すなわち下面2bが端子形成面とされた窒化ア
ルミニウム多層基板2と、この窒化アルミニウム多層基
板2の端子形成面2bに接合された入出力ピン郡3(入
出力ピン4)とから主として構成されている。
In the semiconductor package 1 shown in the figure, the upper surface 2a is used as a mounting surface for a semiconductor element such as a CMOS gate array or an ECL gate array, and the surface opposite to the element mounting surface, that is, the lower surface 2b is formed with terminals. It is mainly composed of an aluminum nitride multilayer substrate 2 formed as a surface and an input / output pin group 3 (input / output pin 4) joined to the terminal forming surface 2b of the aluminum nitride multilayer substrate 2.

【0017】窒化アルミニウム多層基板2は、 5層の窒
化アルミニウム層2c、2d、2e、2f、2gを多層
一体化することにより構成した多層配線基板である。各
窒化アルミニウム層上には、所定の配線パターンを有す
る、後に詳述する内部配線層5が設けられている。この
ような窒化アルミニウム多層基板2は、例えば基板自体
(各窒化アルミニウム層)と内部配線層等となる導電性
物質とを同時焼成することにより作製される。
The aluminum nitride multi-layer substrate 2 is a multi-layer wiring substrate formed by integrating five layers of aluminum nitride layers 2c, 2d, 2e, 2f and 2g. An internal wiring layer 5 having a predetermined wiring pattern, which will be described later in detail, is provided on each aluminum nitride layer. Such an aluminum nitride multilayer substrate 2 is produced by, for example, co-firing the substrate itself (each aluminum nitride layer) and a conductive material that will become an internal wiring layer and the like.

【0018】また、上述した入出力ピン郡3は、窒化ア
ルミニウム多層基板2の下面(端子形成面)2bに、例
えば格子状に規則的に配列されている。入出力ピン郡3
は、窒化アルミニウム多層基板2の内部に設けられた内
部配線層5とそれぞれ電気的に接続されている。
The above-mentioned input / output pin groups 3 are regularly arranged on the lower surface (terminal formation surface) 2b of the aluminum nitride multilayer substrate 2 in, for example, a grid pattern. I / O pin group 3
Are electrically connected to internal wiring layers 5 provided inside the aluminum nitride multilayer substrate 2, respectively.

【0019】次に、上記窒化アルミニウム多層基板2の
内部に設けられた内部配線層5の構成と、この内部配線
層5と入出力ピン郡3との関係について詳述する。な
お、以下に説明する内部配線層5と入出力ピン郡3との
関係は、図1に示された内部配線層5の一部に関するも
のであり、入出力ピン郡3全てが図1の関係を満足する
ものではない。
Next, the structure of the internal wiring layer 5 provided inside the aluminum nitride multilayer substrate 2 and the relationship between the internal wiring layer 5 and the input / output pin group 3 will be described in detail. The relationship between the internal wiring layer 5 and the input / output pin group 3 described below relates to a part of the internal wiring layer 5 shown in FIG. 1, and all the input / output pin group 3 has the relationship shown in FIG. Is not satisfied.

【0020】最上層の第1の窒化アルミニウム層2c上
には、チップ搭載部6と表面配線層7とが、例えば内部
配線層5と同様に同時焼成によって形成されている。ま
た、第2の窒化アルミニウム層2d上には、信号線の一
部を引き回すための所定の配線パターンを有する第1の
信号配線層8が設けられている。
A chip mounting portion 6 and a surface wiring layer 7 are formed on the first aluminum nitride layer 2c, which is the uppermost layer, by co-firing similarly to the internal wiring layer 5, for example. Further, the first signal wiring layer 8 having a predetermined wiring pattern for routing a part of the signal line is provided on the second aluminum nitride layer 2d.

【0021】第1の信号配線層8の一端は、導電性物質
が充填されたビアホール8aにより表面配線層7と電気
的に接続されている。第1の信号配線層8の他端は、窒
化アルミニウム多層基板2の下面2bまで延設された同
様なビアホール8bと電気的に接続されている。ビアホ
ール8bは、入出力ピン郡3のうちの最外周に位置する
入出力ピン4aと電気的に接続されている。すなわち、
この入出力ピン4aは信号ピン(信号端子)となる。
One end of the first signal wiring layer 8 is electrically connected to the surface wiring layer 7 by a via hole 8a filled with a conductive material. The other end of the first signal wiring layer 8 is electrically connected to a similar via hole 8b extending to the lower surface 2b of the aluminum nitride multilayer substrate 2. The via hole 8b is electrically connected to the input / output pin 4a located on the outermost periphery of the input / output pin group 3. That is,
The input / output pin 4a becomes a signal pin (signal terminal).

【0022】第3の窒化アルミニウム層2e上にはグラ
ンド配線層9が設けられている。このグランド配線層9
は、第3の窒化アルミニウム層2e上に平面状(ベタ
状)に形成されている。グランド配線層9の一端は、図
示を省略したビアホールにより表面配線層7と電気的に
接続されている。グランド配線層9の他端は、窒化アル
ミニウム多層基板2の下面2bまで延設されたビアホー
ル9aと電気的に接続されている。ビアホール9aは、
上記した信号ピンとなる入出力ピン4aの隣に配列され
た入出力ピン4bと電気的に接続されている。すなわ
ち、この入出力ピン4bはグランドピン(グランド端
子)となる。
A ground wiring layer 9 is provided on the third aluminum nitride layer 2e. This ground wiring layer 9
Are formed in a planar shape (solid shape) on the third aluminum nitride layer 2e. One end of the ground wiring layer 9 is electrically connected to the surface wiring layer 7 by a via hole (not shown). The other end of the ground wiring layer 9 is electrically connected to a via hole 9a extending to the lower surface 2b of the aluminum nitride multilayer substrate 2. The via hole 9a is
It is electrically connected to the input / output pin 4b arranged next to the input / output pin 4a serving as the signal pin. That is, the input / output pin 4b becomes a ground pin (ground terminal).

【0023】また、第4の窒化アルミニウム層2f上に
は、他の信号線を引き回すための所定の配線パターンを
有する第2の信号配線層10が設けられている。第2の
信号配線層10の一端は、図示を省略したビアホールに
より表面配線層7と電気的に接続されている。第2の信
号配線層10の他端は、窒化アルミニウム多層基板2の
下面2bまで延設されたビアホール10aと電気的に接
続されている。ビアホール10aは、上記したグランド
ピンとなる入出力ピン4bの隣に配列された入出力ピン
4cと電気的に接続されている。すなわち、この入出力
ピン4cは信号ピン(信号端子)となる。
A second signal wiring layer 10 having a predetermined wiring pattern for routing other signal lines is provided on the fourth aluminum nitride layer 2f. One end of the second signal wiring layer 10 is electrically connected to the surface wiring layer 7 by a via hole (not shown). The other end of the second signal wiring layer 10 is electrically connected to a via hole 10a extending to the lower surface 2b of the aluminum nitride multilayer substrate 2. The via hole 10a is electrically connected to the input / output pin 4c arranged next to the input / output pin 4b serving as the ground pin. That is, the input / output pin 4c becomes a signal pin (signal terminal).

【0024】第5の窒化アルミニウム層2g上には、電
源配線層11が設けられている。この電源配線層10
は、第5の窒化アルミニウム層2g上に平面状(ベタ
状)に形成されている。電源配線層10の一端は、図示
を省略したビアホールにより表面配線層7と電気的に接
続されている。電源層11の他端は、窒化アルミニウム
多層基板2の下面2bまで延設されたビアホール11a
と電気的に接続されている。ビアホール11aは、上記
した信号ピンとなる入出力ピン4cの隣に配列された入
出力ピン4dと電気的に接続されている。すなわち、こ
の入出力ピン4dは電源ピン(電源端子)となる。
A power supply wiring layer 11 is provided on the fifth aluminum nitride layer 2g. This power wiring layer 10
Are formed in a planar shape (solid shape) on the fifth aluminum nitride layer 2g. One end of the power supply wiring layer 10 is electrically connected to the surface wiring layer 7 by a via hole (not shown). The other end of the power supply layer 11 has a via hole 11a extending to the lower surface 2b of the aluminum nitride multilayer substrate 2.
Is electrically connected to. The via hole 11a is electrically connected to the input / output pin 4d arranged next to the input / output pin 4c serving as the signal pin described above. That is, the input / output pin 4d becomes a power supply pin (power supply terminal).

【0025】上述した信号配線層8、10、グランド配
線層9、電源配線層11、およびそれらに電気的に接続
された各ビアホールによって、窒化アルミニウム多層基
板2の内部配線層5が構成されている。
The above-mentioned signal wiring layers 8, 10, the ground wiring layer 9, the power supply wiring layer 11, and the via holes electrically connected to them constitute the internal wiring layer 5 of the aluminum nitride multilayer substrate 2. .

【0026】そして、これら内部配線層5の形成位置や
取り回しを適宜選択することによって、図1に示される
入出力ピン郡3は、信号ピン4a、4cに隣接して、基
準電位のグランドピン4bまたは電源ピン4dが位置す
るように配列されている。また、信号配線層8、10と
グランド配線層9および電源配線層11とは、上述した
ように窒化アルミニウム多層基板2の積層方向に対して
交互に配置されている。言い換えると、各信号ピン4
a、4cに接続された信号配線層8、10は、グランド
配線層9や電源配線層11とそれぞれ隣接配置されてい
る。
The input / output pin group 3 shown in FIG. 1 is adjacent to the signal pins 4a and 4c and the ground pin 4b of the reference potential by appropriately selecting the formation position and the layout of the internal wiring layers 5. Alternatively, the power supply pins 4d are arranged so as to be positioned. Further, the signal wiring layers 8 and 10, the ground wiring layer 9 and the power supply wiring layer 11 are alternately arranged in the laminating direction of the aluminum nitride multilayer substrate 2 as described above. In other words, each signal pin 4
The signal wiring layers 8 and 10 connected to a and 4c are arranged adjacent to the ground wiring layer 9 and the power supply wiring layer 11, respectively.

【0027】図1を参照して説明した入出力ピン4a、
4b、4c、4dは入出力ピン郡3の一部であり、入出
力ピン郡3の全体配列の一例を図2に示す。図2に示す
ように、入出力ピン郡3は格子状に規則的に配列されて
いる。信号ピンSは、少なくとも 1つのグランドピンG
または電源ピンPと隣接するように配列されている。す
なわち、全ての信号ピンSの配列上の 4カ所の隣接位置
の少なくとも 1カ所には、グランドピンGまたは電源ピ
ンPが配置されている。他の隣接位置は、グランドピン
Gや電源ピンPが必ずしも配置されていなれければなら
ないものではなく、図2に示したように他の信号ピンS
が配置されていてもよい。
The input / output pin 4a described with reference to FIG.
Reference numerals 4b, 4c, and 4d are parts of the input / output pin group 3, and an example of the entire array of the input / output pin group 3 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the input / output pin groups 3 are regularly arranged in a grid pattern. Signal pin S must have at least one ground pin G
Alternatively, they are arranged so as to be adjacent to the power supply pin P. That is, the ground pin G or the power supply pin P is arranged at least at one of the four adjacent positions on the array of all the signal pins S. At other adjacent positions, the ground pin G and the power supply pin P do not necessarily have to be arranged, and other signal pins S as shown in FIG.
May be arranged.

【0028】上述したように、この実施形態の半導体用
パッケージ1においては、全ての信号ピンSの少なくと
も 1カ所の隣接位置に、グランドピンGまたは電源ピン
Pが位置するように入出力ピン郡3を配列している。こ
のため、全ての信号ピンSは必ず 1つのグランドピンG
または電源ピンPと隣接している。このようなピン配列
を適用することによって、リターン電流の経路長を短縮
できると共に、リターン電流の経路長のばらつきを小さ
くすることができる。
As described above, in the semiconductor package 1 of this embodiment, the input / output pin group 3 is arranged so that the ground pin G or the power supply pin P is located at the position adjacent to at least one of all the signal pins S. Are arranged. For this reason, all signal pins S must be one ground pin G.
Alternatively, it is adjacent to the power supply pin P. By applying such a pin arrangement, it is possible to reduce the path length of the return current and reduce variations in the path length of the return current.

【0029】図3は、図1に示した半導体用パッケージ
1のうち、表面配線層7および第1の信号配線層8の一
部とグランド配線層9とを示す要部分解斜視図である。
ここで、信号配線層8に信号電流が流れた場合、隣接す
るグランド配線層9にリターン電流が流れる。このリタ
ーン電流の経路長は、高周波信号の伝送特性に大きく影
響を及ぼす。すなわち、リターン電流の経路が長くなる
と、高周波信号の伝送特性が低下する。
FIG. 3 is an exploded perspective view of essential parts showing a part of the surface wiring layer 7 and the first signal wiring layer 8 and the ground wiring layer 9 in the semiconductor package 1 shown in FIG.
Here, when a signal current flows through the signal wiring layer 8, a return current flows through the adjacent ground wiring layer 9. The path length of this return current greatly affects the transmission characteristics of the high frequency signal. That is, if the path of the return current becomes long, the transmission characteristic of the high frequency signal deteriorates.

【0030】ここで、リターン電流の経路には、グラン
ドピン4bや電源ピン4dの形成位置が大きく影響す
る。図3に示すように、信号ピン4aの隣接した位置に
はグランドピン4bが存在している。信号ピン4aに接
続された信号配線層8に信号電流が流れた場合、信号ピ
ン4aに隣接したグランドピン4bの形成位置に基いて
リターン電流(図3中矢印で示す)が流れる。すなわ
ち、グランド配線層9に流れるリターン電流の経路長を
短くすることができる。これは信号ピン4aが電源ピン
4dと隣接する場合も同様である。
Here, the formation position of the ground pin 4b and the power supply pin 4d greatly affects the path of the return current. As shown in FIG. 3, a ground pin 4b exists at a position adjacent to the signal pin 4a. When a signal current flows in the signal wiring layer 8 connected to the signal pin 4a, a return current (indicated by an arrow in FIG. 3) flows based on the formation position of the ground pin 4b adjacent to the signal pin 4a. That is, the path length of the return current flowing through the ground wiring layer 9 can be shortened. This is the same when the signal pin 4a is adjacent to the power supply pin 4d.

【0031】そして、図2に示したように、全ての信号
ピンSは必ず 1つのグランドピンGまたは電源ピンPと
隣接しているため、全ての信号配線に基くリターン電流
の経路長を短くすることができる。このようにして、リ
ターン電流の経路長を短縮できると共に、リターン電流
の経路長のばらつきを小さくすることができる。従っ
て、全ての信号配線の高周波伝送特性を向上させること
ができる。また、高周波伝送特性のばらつきを抑制する
ことが可能となる。
As shown in FIG. 2, since all the signal pins S are always adjacent to one ground pin G or the power supply pin P, the path length of the return current based on all the signal wirings is shortened. be able to. In this way, the path length of the return current can be shortened and the variation in the path length of the return current can be reduced. Therefore, the high frequency transmission characteristics of all the signal wirings can be improved. Further, it is possible to suppress the variation in the high frequency transmission characteristics.

【0032】一方図4に示すように、信号ピン4aの隣
接した位置にグランドピンや電源ピンが存在しない場合
には、リターン電流の経路長(図4中矢印で示す)は長
くなる。さらに、信号ピンとグランドピンや電源ピンと
の距離のばらつきによって、各信号配線でリターン電流
の経路長が異なることになる。本発明は、このようなリ
ターン電流の経路長のばらつきに起因する高周波伝送特
性の低下を抑制したものである。以上の説明から、信号
ピンとグランドピンや電源ピンとの位置関係が、高周波
伝送特性に大きく影響することが明らかである。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when there is no ground pin or power supply pin adjacent to the signal pin 4a, the path length of the return current (indicated by the arrow in FIG. 4) becomes long. Further, the path length of the return current differs in each signal wiring due to the variation in the distance between the signal pin and the ground pin or the power supply pin. The present invention suppresses the deterioration of the high frequency transmission characteristics due to such variations in the path length of the return current. From the above description, it is clear that the positional relationship between the signal pin and the ground pin or the power supply pin has a great influence on the high frequency transmission characteristics.

【0033】この実施形態の半導体用パッケージ1にお
いては、さらに信号配線層8、10とグランド配線層9
および電源配線層11とを交互に配置している。従っ
て、信号配線層8、10と平面状のグランド配線層9お
よび電源配線層11との電磁的結合条件をおおよそ一定
とすることができる。これは、信号配線層8、10のイ
ンピーダンス制御に大きく貢献する。すなわち、各信号
配線層8、10のインピーダンスをおおよそ一定とする
ことによって、高周波信号の伝送特性の安定化を図るこ
とができる。平面状のグランド配線層9および電源配線
層11は、リターン電流の経路短縮にも効果を発揮す
る。
In the semiconductor package 1 of this embodiment, the signal wiring layers 8 and 10 and the ground wiring layer 9 are further added.
And the power supply wiring layers 11 are alternately arranged. Therefore, the electromagnetic coupling conditions between the signal wiring layers 8 and 10 and the planar ground wiring layer 9 and the power supply wiring layer 11 can be made approximately constant. This greatly contributes to the impedance control of the signal wiring layers 8 and 10. That is, by stabilizing the impedance of each of the signal wiring layers 8 and 10 approximately, it is possible to stabilize the transmission characteristics of the high frequency signal. The planar ground wiring layer 9 and the power supply wiring layer 11 are also effective in shortening the path of the return current.

【0034】上述したように、この実施形態の半導体用
パッケージ1では、全ての信号配線8、10に基くリタ
ーン電流の経路長を短縮し、かつそのばらつきを低減し
ている。さらに、各信号配線層8、10のインピーダン
スを制御している。これらによって、全ての信号配線の
高周波伝送特性を向上させることが可能となる。これは
各種設計の半導体素子を自由に搭載できることを意味す
る。
As described above, in the semiconductor package 1 of this embodiment, the path length of the return current based on all the signal wirings 8 and 10 is shortened and its variation is reduced. Furthermore, the impedance of each signal wiring layer 8 and 10 is controlled. By these, it becomes possible to improve the high frequency transmission characteristics of all the signal wirings. This means that semiconductor elements of various designs can be mounted freely.

【0035】すなわち、最近の半導体素子は、ASIC
に見られるように設計の自由度を高める方向に進んでい
る。このため、予めパッケージ側で各信号線の信号通過
特性を定めることが困難になっている。このような現状
に対して、全ての信号配線の高周波伝送特性を高めるこ
とで、どのような半導体素子を搭載した場合において
も、誤動作等を生じさせることなく、良好に動作させる
ことが可能となる。
That is, recent semiconductor devices are ASICs.
As you can see, the trend is toward increasing the degree of freedom in design. Therefore, it is difficult to determine the signal passing characteristics of each signal line on the package side in advance. In response to such a current situation, by improving the high-frequency transmission characteristics of all signal wirings, it becomes possible to operate satisfactorily regardless of what kind of semiconductor element is mounted without causing malfunctions or the like. .

【0036】図5は、図2に示した入出力ピン郡3を有
する半導体用パッケージ1において、内部配線層5中の
信号配線(8、10、4a、4c)の伝送特性(S21
ラメータ)を、0.1GHzから 10.1GHzまでの帯域幅を有す
るネットワークアナライザ(HP8510C(ヒューレットパッ
カード社製))を使用して実際に測定した結果である。
図5は使用周波数と伝送特性(伝送損失)との関係を示
している。
FIG. 5 shows the transmission characteristics (S 21 parameter) of the signal wirings (8, 10, 4a, 4c) in the internal wiring layer 5 in the semiconductor package 1 having the input / output pin group 3 shown in FIG. Is a result of actual measurement using a network analyzer (HP8510C (manufactured by Hewlett-Packard Co.)) having a bandwidth of 0.1 GHz to 10.1 GHz.
FIG. 5 shows the relationship between the used frequency and the transmission characteristic (transmission loss).

【0037】具体的な測定方法は以下に示す通りであ
る。まず、信号配線の中から隣接した2つを任意に選択
し、これら選択した 2つの信号配線を表面配線層7側で
短絡した。一方の信号配線の信号ピンSから入力し、そ
の信号配線層を経て短絡させた表面配線層7で別の信号
配線層に経由し、他方の信号ピンSから出力をとる。な
お、この際にグランド配線層9および電源配線層11は
全て短絡させた。
The specific measuring method is as follows. First, two adjacent signal wirings were arbitrarily selected, and the selected two signal wirings were short-circuited on the surface wiring layer 7 side. The signal is input from the signal pin S of one of the signal wirings, passed through another signal wiring layer in the surface wiring layer 7 short-circuited through the signal wiring layer, and output from the other signal pin S. At this time, the ground wiring layer 9 and the power supply wiring layer 11 were all short-circuited.

【0038】一方、本発明との比較として、従来構造の
半導体用パッケージを作製した。すなわち、窒化アルミ
ニウム多層基板の下面中心付近にまとめて電源ピンおよ
びグランドピンを配置し、その周囲に信号ピンを配置し
た。この入出力ピン郡の配列以外は、上記実施形態の半
導体用パッケージと同一材質で同様な構造のパッケージ
を作製した。この比較例の半導体用パッケージを用い
て、実施形態と同様に信号線の伝送特性(S21パラメー
タ)を測定した。測定用の信号配線(信号ピン)は、周
囲の隣接位置に全て他の信号ピンが配置されたものを選
んだ。この測定結果を図6に使用周波数と伝送特性(伝
送損失)との関係として示す。
On the other hand, as a comparison with the present invention, a semiconductor package having a conventional structure was manufactured. That is, the power supply pin and the ground pin were collectively arranged near the center of the lower surface of the aluminum nitride multilayer substrate, and the signal pins were arranged around them. A package having the same structure as that of the semiconductor package of the above-described embodiment was manufactured except for the arrangement of the input / output pin groups. Using the semiconductor package of this comparative example, the transmission characteristics (S 21 parameter) of the signal line were measured as in the embodiment. The signal wiring (signal pin) for measurement was selected such that all the other signal pins were arranged in adjacent positions around the signal wiring. This measurement result is shown in FIG. 6 as a relationship between the used frequency and the transmission characteristic (transmission loss).

【0039】図5から明らかなように、上記実施形態に
よる半導体用パッケージ1では、測定した周波数全域に
わたって伝送損失が小さく、 GHz域の高周波信号につい
ても優れた伝送特性が得られていることが分かる。ま
た、他の信号配線についても同様に伝送特性を測定した
ところ、全ての信号配線で同様な良好な結果が得られ
た。これらから、高周波信号の伝送特性のばらつきが小
さいことが確認された。
As is apparent from FIG. 5, in the semiconductor package 1 according to the above-described embodiment, the transmission loss is small over the entire measured frequency range, and excellent transmission characteristics are obtained even for high frequency signals in the GHz range. . Further, when the transmission characteristics of other signal wirings were measured in the same manner, the same good result was obtained for all the signal wirings. From these, it was confirmed that the variation in the transmission characteristics of the high frequency signal was small.

【0040】一方、図6から明らかなように、従来構造
の半導体用パッケージは、測定周波数が高周波数になる
ほど伝送損失が増大しており、高周波信号の伝送特性に
劣るものであった。なお、従来構造の半導体用パッケー
ジにおいても一部の信号配線は本発明の実施形態と同様
な結果が得られたが、多くは図6に示したような特性を
示し、信号配線の位置により伝送特性のばらつきが大き
いことが確認された。また、上述した実施形態の半導体
用パッケージ1では、多層配線基板として熱伝導性に優
れた窒化アルミニウム多層基板2を使用している。これ
により、パッケージとしての高放熱性化を実現してい
る。この点からも誤動作等の防止や半導体素子の高速動
作化への対応が図られている。さらに、パッケージの小
形化を図った上で、入出力ピンの増大に対応することが
できる。
On the other hand, as is apparent from FIG. 6, in the semiconductor package of the conventional structure, the transmission loss increased as the measurement frequency increased, and the transmission characteristics of high frequency signals were inferior. Even in the semiconductor package of the conventional structure, some of the signal wirings obtained the same results as in the embodiment of the present invention, but most of them showed the characteristics shown in FIG. 6 and were transmitted depending on the position of the signal wiring. It was confirmed that there was a large variation in characteristics. Further, in the semiconductor package 1 of the above-described embodiment, the aluminum nitride multilayer substrate 2 having excellent thermal conductivity is used as the multilayer wiring substrate. As a result, high heat dissipation as a package is realized. From this point as well, it is attempted to prevent malfunctions and to speed up the operation of semiconductor elements. Further, it is possible to reduce the size of the package and cope with an increase in the number of input / output pins.

【0041】なお、本発明の半導体用パッケージにおけ
るセラミックス多層基板は、窒化アルミニウム多層基板
に限られるものではなく、酸化アルミニウム多層基板や
窒化ケイ素多層基板等を用いることも可能である。ただ
し、上記したような放熱性の点から窒化アルミニウム多
層基板を用いることが好ましい。上述した実施形態の半
導体用パッケージ1は、高集積化や高速動作化された半
導体素子、具体的にはCPU素子等の搭載用として好適
である。
The ceramic multilayer substrate in the semiconductor package of the present invention is not limited to the aluminum nitride multilayer substrate, and an aluminum oxide multilayer substrate, a silicon nitride multilayer substrate, or the like can be used. However, it is preferable to use the aluminum nitride multilayer substrate from the viewpoint of heat dissipation as described above. The semiconductor package 1 of the above-described embodiment is suitable for mounting a highly integrated or high-speed semiconductor element, specifically, a CPU element or the like.

【0042】上述した実施形態の半導体用パッケージ1
では、全ての信号ピンSが必ず 1つのグランドピンGま
たは電源ピンPと隣接するように、入出力ピン郡3を配
列した。本発明はこれに限定されるものではなく、少な
くとも 50%以上の信号ピンSが少なくとも 1つのグラン
ドピンGまたは電源ピンPと隣接するような配列とすれ
ば、半導体素子搭載時の設計の自由度を十分に保つこと
ができる。
The semiconductor package 1 of the above-described embodiment
Then, the input / output pin group 3 is arranged so that all the signal pins S are adjacent to one ground pin G or one power supply pin P. The present invention is not limited to this, and if the arrangement is such that at least 50% or more of the signal pins S are adjacent to at least one ground pin G or power supply pin P, the degree of freedom in designing when mounting a semiconductor element is increased. Can hold enough.

【0043】例えば、16ビットのCPUの場合、少なく
とも16本の信号線に良好な高周波伝送特性が要求され
る。同様に、32ビットのCPUの場合には少なくとも32
本、64ビットのCPUの場合には少なくとも64本の信号
線に良好な高周波伝送特性が要求される。従って、 50%
以上の信号ピンSが少なくとも 1つのグランドピンGま
たは電源ピンPと隣接するような配列とすれば、上述し
たような各種のCPUに対して十分に対応することがで
きる。
For example, in the case of a 16-bit CPU, good high frequency transmission characteristics are required for at least 16 signal lines. Similarly, for a 32-bit CPU, at least 32
In the case of a 64-bit CPU, good high-frequency transmission characteristics are required for at least 64 signal lines. Therefore, 50%
By arranging the signal pins S so as to be adjacent to at least one ground pin G or power supply pin P, it is possible to sufficiently deal with various CPUs as described above.

【0044】このように、全ての信号ピンSを必ずしも
グランドピンGまたは電源ピンPと隣接させなければな
らないわけではない。入出力ピンの配列の自由度を高め
たい場合には、50〜 80%の信号ピンSを 1つのグランド
ピンGまたは電源ピンPと隣接するように配列すること
が好ましい。このような場合においても、上述した実施
形態とおおよそ同様な効果が得られ、その上で入出力ピ
ンの配列の自由度を高めることができる。
As described above, not all the signal pins S have to be adjacent to the ground pin G or the power supply pin P. When it is desired to increase the degree of freedom in the arrangement of input / output pins, it is preferable to arrange 50% to 80% of the signal pins S adjacent to one ground pin G or power supply pin P. Even in such a case, an effect similar to that of the above-described embodiment can be obtained, and the degree of freedom in the arrangement of the input / output pins can be increased.

【0045】本発明の半導体用パッケージにおける入出
力ピン郡3の配列は、図2に示したように、信号ピンS
に隣接した少なくとも 1カ所にグランドピンGまたは電
源ピンPが位置するような配列であればよい。さらに、
例えば図7に示すように、全ての信号ピンSの配列上の
4カ所の隣接位置に、全てグランドピンGまたは電源ピ
ンPを配置するような配列としてもよい。この場合、よ
り一層高周波伝送特性の向上が図れると共に、そのばら
つきをさらに小さくすることができる。
The arrangement of the input / output pin group 3 in the semiconductor package of the present invention is, as shown in FIG.
Any arrangement may be used so that the ground pin G or the power supply pin P is located at least at one position adjacent to the. further,
For example, as shown in FIG. 7, on the array of all signal pins S
The ground pin G or the power supply pin P may be arranged at all four adjacent positions. In this case, it is possible to further improve the high frequency transmission characteristic and further reduce the variation.

【0046】上述した実施形態の半導体用パッケージ1
は、例えば図8に示すように、半導体素子21が搭載さ
れて、パッケージ部品(半導体部品)として使用され
る。すなわち、半導体素子21は、窒化アルミニウム多
層基板2のチップ搭載部6に接合されている。半導体素
子21は、ボンディングワイヤ22を介して表面配線層
7と電気的に接続されている。
The semiconductor package 1 of the above-described embodiment
For example, as shown in FIG. 8, the semiconductor element 21 is mounted and used as a package component (semiconductor component). That is, the semiconductor element 21 is bonded to the chip mounting portion 6 of the aluminum nitride multilayer substrate 2. The semiconductor element 21 is electrically connected to the surface wiring layer 7 via the bonding wire 22.

【0047】さらに半導体素子21は、例えば窒化アル
ミニウム焼結体からなる封止部材23で覆うことによっ
て気密封止されている。窒化アルミニウム製封止部材2
3は、コ字状断面の凸状外縁部の端面が窒化アルミニウ
ム多層基板2の半導体素子搭載面に当接され、かつ凹状
部内に半導体素子21が収容されるように接合されてい
る。窒化アルミニウム多層基板2と窒化アルミニウム製
封止部材23との接合は、Pb−Sn半田、Au−Sn
半田、ガラス等により行われる。
Further, the semiconductor element 21 is hermetically sealed by being covered with a sealing member 23 made of, for example, an aluminum nitride sintered body. Aluminum nitride sealing member 2
3, the end surface of the convex outer edge portion having a U-shaped cross section is brought into contact with the semiconductor element mounting surface of the aluminum nitride multilayer substrate 2 and is joined so that the semiconductor element 21 is housed in the concave portion. The aluminum nitride multilayer substrate 2 and the aluminum nitride sealing member 23 are bonded to each other by Pb-Sn solder or Au-Sn.
It is performed with solder, glass, or the like.

【0048】上述した実施形態は本発明の半導体用パッ
ケージを、入出力端子として入出力ピンを用いたPGA
用パッケージに適用した例であるが、他の入出力端子を
有する半導体用パッケージ、例えば入出力バンプを入出
力端子として有するBGA用パッケージに適用すること
も可能である。
The above-described embodiment uses the semiconductor package of the present invention as a PGA in which input / output pins are used as input / output terminals.
However, the present invention can also be applied to a semiconductor package having other input / output terminals, for example, a BGA package having input / output bumps as input / output terminals.

【0049】図9は、本発明の半導体用パッケージをB
GA用パッケージに適用した実施形態の構成を示す断面
図である。図9に示すBGA用パッケージ31は、窒化
アルミニウム多層基板2の端子形成面2bに配列された
バンプ端子郡32(バンプ端子33)を有している。バ
ンプ端子33は、半田ボールを端子形成面2bに接合す
ることにより形成したものである。それ以外の構成は、
図1に示したPGA用パッケージ1と同一構成を有して
いる。
FIG. 9 shows a semiconductor package B of the present invention.
It is sectional drawing which shows the structure of embodiment applied to the package for GA. The BGA package 31 shown in FIG. 9 has bump terminal groups 32 (bump terminals 33) arranged on the terminal formation surface 2 b of the aluminum nitride multilayer substrate 2. The bump terminal 33 is formed by bonding a solder ball to the terminal forming surface 2b. Other configurations are
It has the same configuration as the PGA package 1 shown in FIG.

【0050】バンプ端子33a、33cは信号端子であ
る。また、バンプ端子33bはグランド端子、バンプ端
子33dはグランド端子である。このようにバンプ端子
33を配列したBGA用パッケージ31においても、前
述したPGA用パッケージ1と同様に、信号配線の高周
波伝送特性を向上させることができる。そして、どのよ
うな半導体素子を搭載した場合においても、誤動作等を
生じさせることなく、良好に動作させることが可能とな
る。
The bump terminals 33a and 33c are signal terminals. The bump terminal 33b is a ground terminal and the bump terminal 33d is a ground terminal. Also in the BGA package 31 in which the bump terminals 33 are arranged in this way, the high frequency transmission characteristics of the signal wiring can be improved similarly to the PGA package 1 described above. Then, no matter what kind of semiconductor element is mounted, it is possible to operate satisfactorily without causing a malfunction or the like.

【0051】上記した各実施形態では、半導体素子を窒
化アルミニウム多層基板2の一主面上に搭載する例につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、キャビティを有するような半導体用パッケージに本
発明を適用することも可能である。
In each of the above-described embodiments, the example in which the semiconductor element is mounted on one main surface of the aluminum nitride multilayer substrate 2 has been described, but the present invention is not limited to this, and a semiconductor having a cavity is provided. It is also possible to apply the present invention to a packaging.

【0052】なお、実開平 7-27164号公報にはフラット
パッケージにおいて、信号線としてのリードとグランド
線または電源線としてのリードとを交互に配列した半導
体装置が記載されている。これは、QFPのようなリー
ドフレームを用いたパッケージに関するものであり、本
発明によるセラミックス多層基板を用いたPGAやBG
A用の半導体用パッケージとは明らかに構成が異なるも
のである。さらに、本発明はセラミックス多層基板を用
いた半導体用パッケージに特有のリターン電流に関する
問題点を解決したものであり、この点からも本発明と上
記公報に記載されている半導体装置とは異なるものであ
る。
Incidentally, Japanese Utility Model Publication No. 7-27164 discloses a semiconductor device in which a lead as a signal line and a lead as a ground line or a power line are alternately arranged in a flat package. This relates to a package using a lead frame such as QFP, and uses PGA or BG using the ceramic multilayer substrate according to the present invention.
The structure is obviously different from the semiconductor package for A. Furthermore, the present invention solves the problem regarding the return current peculiar to the semiconductor package using the ceramic multilayer substrate, and from this point as well, the present invention and the semiconductor device described in the above publication are different. is there.

【0053】これらに加えて、本発明が対象としている
PGAやBGA用の半導体用パッケージでは、もともと
入出力端子の30〜 40%がグランド端子や電源端子である
ため、特にグランド端子や電源端子の本数を増やすこと
なく、上述したような端子配列が実現できる。一方、Q
FPの場合にはグランド用リードや電源用リードを増加
する必要があり、その分信号線用リードの数が減少す
る。これは半導体素子の入出力信号数の増加に逆行する
ものである。
In addition to these, in the semiconductor package for PGA or BGA targeted by the present invention, since 30 to 40% of the input / output terminals are originally ground terminals or power supply terminals, especially the ground terminals or power supply terminals are The terminal arrangement as described above can be realized without increasing the number of terminals. On the other hand, Q
In the case of FP, it is necessary to increase the number of ground leads and power source leads, and the number of signal line leads is reduced accordingly. This is against the increase in the number of input / output signals of the semiconductor element.

【0054】さらに、QFPの場合にはリードと半導体
素子とを直接電気的に接続する必要があるため、リード
の配列が半導体素子側の電極位置を制限することにな
る。これに対して、本発明では内部配線層で自由に信号
配線等を取り回すことができるため、特に半導体素子側
の電極位置が制限されることはない。従って、各種の半
導体素子を自由に搭載することができる。この点も大き
な違いである。
Further, in the case of QFP, it is necessary to directly electrically connect the leads and the semiconductor element, and therefore the arrangement of the leads limits the electrode position on the semiconductor element side. On the other hand, in the present invention, since the signal wiring and the like can be freely arranged in the internal wiring layer, the electrode position on the semiconductor element side is not particularly limited. Therefore, various semiconductor elements can be freely mounted. This is also a big difference.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体用
パッケージによれば、 GHzを超えるような高周波信号の
優れた伝送特性が得られると共に、そのばらつきを低減
することができる。よって、例えば高速動作化された各
種設計の半導体素子を、誤動作を抑制した上で自由に搭
載することができる。これらによって、半導体素子の高
集積化や高速動作化に実用的に対応可能な半導体用パッ
ケージを提供することが可能となる。
As described above, according to the semiconductor package of the present invention, it is possible to obtain excellent transmission characteristics of high-frequency signals exceeding GHz and reduce variations in the transmission characteristics. Therefore, for example, it is possible to freely mount semiconductor devices of various designs that are operated at high speed while suppressing malfunctions. As a result, it becomes possible to provide a semiconductor package that can practically cope with high integration and high speed operation of semiconductor elements.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の半導体用パッケージをPGA用パッ
ケージに適用した一実施形態の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an embodiment in which a semiconductor package of the present invention is applied to a PGA package.

【図2】 図1に示すPGA用パッケージの入出力ピン
の一配列例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an arrangement of input / output pins of the PGA package shown in FIG.

【図3】 図1に示すPGA用パッケージの要部を示す
分解斜視図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a main part of the PGA package shown in FIG.

【図4】 本発明との比較として示したPGA用パッケ
ージの要部分解斜視図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view of a main part of a PGA package shown as a comparison with the present invention.

【図5】 図1および図2に示すPGA用パッケージに
おける信号配線の測定周波数と伝送損失との関係の一例
を示す図である。
5 is a diagram showing an example of the relationship between the measured frequency of the signal wiring and the transmission loss in the PGA package shown in FIGS. 1 and 2. FIG.

【図6】 従来のPGA用パッケージにおける信号配線
の測定周波数と伝送損失との関係の一例を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a relationship between a measured frequency of a signal wiring and a transmission loss in a conventional PGA package.

【図7】 図1に示すPGA用パッケージの入出力ピン
の他の配列例を示す図である。
7 is a diagram showing another arrangement example of input / output pins of the PGA package shown in FIG.

【図8】 図1に示すPGA用パッケージに半導体素子
を搭載して構成したパッケージ部品の構成例を示す図で
ある。
8 is a diagram showing a configuration example of a package component configured by mounting a semiconductor element on the PGA package shown in FIG.

【図9】 本発明の半導体用パッケージをBGA用パッ
ケージに適用した実施形態の構成を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment in which the semiconductor package of the present invention is applied to a BGA package.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……半導体用パッケージ 2……窒化アルミニウム多層基板 2c、2d、2e、2f、2g……窒化アルミニウム層 3……入出力ピン郡 4……入出力ピン 4a、4c……信号ピン 4b……グランドピン 4d……電源ピン 5……内部配線層 8……第1の信号配線層 9……グランド配線層 10……第2の信号配線層 11……電源配線層 21……半導体素子 32……バンプ端子郡 33……バンプ端子 1 ... Semiconductor package 2 ... Aluminum nitride multilayer substrate 2c, 2d, 2e, 2f, 2g ... Aluminum nitride layer 3 ... Input / output pin group 4 ... Input / output pin 4a, 4c ... Signal pin 4b. Ground pin 4d ... Power supply pin 5 ... Internal wiring layer 8 ... First signal wiring layer 9 ... Ground wiring layer 10 ... Second signal wiring layer 11 ... Power supply wiring layer 21 ... Semiconductor element 32 ... … Bump terminal group 33 …… Bump terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五代儀 靖 神奈川県横浜市鶴見区末広町2の4 株式 会社東芝京浜事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yashiro Godai 4-4, 2 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Keihin Office

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体素子の搭載面と端子形成面とを有
し、半導体素子と電気的に接続される内部配線層を有す
るセラミックス多層基板と、 前記内部配線層と電気的に接続されると共に、前記セラ
ミックス多層基板の端子形成面に設けられ、信号端子、
グランド端子および電源端子を有する入出力端子群とを
具備し、 前記信号端子のうち主な信号端子は、少なくとも 1つの
前記グランド端子または電源端子と隣接して配列されて
いることを特徴とする半導体用パッケージ。
1. A ceramic multilayer substrate having an internal wiring layer having a mounting surface of a semiconductor element and a terminal forming surface and electrically connected to the semiconductor element; and a ceramic multilayer board electrically connected to the internal wiring layer. A signal terminal provided on the terminal forming surface of the ceramic multilayer substrate,
An input / output terminal group having a ground terminal and a power supply terminal, wherein a main signal terminal of the signal terminals is arranged adjacent to at least one of the ground terminal or the power supply terminal. For the package.
【請求項2】 請求項1記載の半導体用パッケージにお
いて、 前記信号端子は、その 50%以上が少なくとも 1つの前記
グランド端子または電源端子と隣接して配列されている
ことを特徴とする半導体用パッケージ。
2. The semiconductor package according to claim 1, wherein 50% or more of the signal terminals are arranged adjacent to at least one ground terminal or power supply terminal. .
【請求項3】 請求項1記載の半導体用パッケージにお
いて、 前記信号端子は、その全てが少なくとも 1つの前記グラ
ンド端子または電源端子と隣接して配列されていること
を特徴とする半導体用パッケージ。
3. The semiconductor package according to claim 1, wherein all of the signal terminals are arranged adjacent to at least one ground terminal or power supply terminal.
【請求項4】 請求項1記載の半導体用パッケージにお
いて、 前記内部配線層は、信号配線層、グランド配線層および
電源配線層を有し、前記信号配線層と前記グランド配線
層および電源配線層の少なくとも一方とが、前記セラミ
ックス多層基板の積層方向に対して交互に配置されてい
ることを特徴とする半導体用パッケージ。
4. The semiconductor package according to claim 1, wherein the internal wiring layer has a signal wiring layer, a ground wiring layer and a power wiring layer, and the signal wiring layer, the ground wiring layer and the power wiring layer At least one of them is arranged alternately in the stacking direction of the ceramic multilayer substrate.
【請求項5】 請求項1記載の半導体用パッケージにお
いて、 前記入出力端子群は、ピン端子またはバンプ端子を有す
ることを特徴とする半導体用パッケージ。
5. The semiconductor package according to claim 1, wherein the input / output terminal group has pin terminals or bump terminals.
【請求項6】 半導体素子の搭載面と端子形成面とを有
するセラミックス多層基板と、 前記セラミックス多層基板の内部に設けられた信号配線
層、グランド配線層および電源配線層を有し、前記グラ
ンド配線層および電源配線層の少なくとも一方が前記セ
ラミックス多層基板内に平面状に形成されている内部配
線層と、 前記グランド配線層と電気的に接続され、前記セラミッ
クス多層基板の端子形成面に設けられたグランド端子
と、 前記電源配線層と電気的に接続され、前記セラミックス
多層基板の端子形成面に設けられた電源端子と、 前記信号配線層と電気的に接続され、前記セラミックス
多層基板の端子形成面に設けられた信号端子とを具備
し、 前記信号端子のうち主な信号端子は、少なくとも 1つの
前記グランド端子または電源端子と隣接して配列されて
いることを特徴とする半導体用パッケージ。
6. A ceramic multilayer substrate having a semiconductor element mounting surface and a terminal forming surface, a signal wiring layer, a ground wiring layer and a power wiring layer provided inside the ceramic multilayer substrate, and the ground wiring. At least one of the layer and the power supply wiring layer is electrically connected to the internal wiring layer formed in a plane in the ceramic multilayer substrate and the ground wiring layer, and is provided on the terminal formation surface of the ceramic multilayer substrate. A power supply terminal electrically connected to the ground terminal and the power supply wiring layer and provided on the terminal formation surface of the ceramic multilayer substrate, and a power supply terminal electrically connected to the signal wiring layer and the terminal formation surface of the ceramic multilayer substrate And a signal terminal provided on the power supply terminal, the main signal terminal among the signal terminals being at least one of the ground terminal or the power supply terminal. Semiconductor package, characterized by being arranged adjacent to.
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