JPH09102519A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH09102519A
JPH09102519A JP25603495A JP25603495A JPH09102519A JP H09102519 A JPH09102519 A JP H09102519A JP 25603495 A JP25603495 A JP 25603495A JP 25603495 A JP25603495 A JP 25603495A JP H09102519 A JPH09102519 A JP H09102519A
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JP
Japan
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integrated circuit
circuit device
semiconductor integrated
recess
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JP25603495A
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Takeshi Arai
岳 新井
Motohiro Suwa
元大 諏訪
Hiroyuki Takahashi
裕之 高橋
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波信号の反射損失を小さくして、高周波
特性の劣化を防止することが可能な技術を提供する。 【解決手段】 パッケージ11は実装基板12の凹部1
3の外周部に突出するオーバーハング部8を有してい
る。このオーバーハング部8の裏面には半導体チップ3
の複数の電極パッドに導通する複数の配線パターン9が
形成され、実装基板12の凹部13の外周面には前記配
線パターン9に対応した複数の伝送線14が形成され、
前記配線パターン9が前記伝送線14に接続されてい
る。これにより、アウターリードが不要になるので、パ
ッケージ11における寄生素子の発生が低減されて、特
性インピーダンスの不整合が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置に関し、特に、半導体チップを封止したパッケージが
実装基板の凹部に落ち込まされて実装される半導体集積
回路装置に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、特に超高周波領域で使用するLS
I(半導体集積回路装置)が注目をあびてきている。こ
の超高周波用LSIは、約20GHz前後のマイクロ波
帯で用いられ、例えば携帯用電話機器、移動通信機器等
の通信の分野において広く採用されている。このような
超高周波用LSIは、半導体チップの材料として動作速
度に優れたGaAs(ガリウム砒素)が好んで用いられ
て、超高周波領域での誘電分散の少ないセラミックなど
からなるパッケージによって封止されている。
【0003】そのような超高周波領域で使用されるLS
Iは、動作時における信号の伝送損失を軽減するため、
実装基板に実装する場合には信号伝送線路の特性インピ
ーダンスの整合をとることが重要になる。
【0004】以上のような観点から、LSIのパッケー
ジ及び実装基板としては、材料として超高周波領域での
誘電分散の少ないアルミナ、窒化アルミニウム、シリコ
ンカーバイド等のセラミックが用いられて構成される。
【0005】このような目的に沿う半導体集積回路装置
の一例が、例えば特開平6−216272号公報に示さ
れている。この半導体集積回路装置は、その公報の図1
4に示されているように、前記のようなセラミックから
なる実装基板に形成されたキャビティ(凹部)に、半導
体チップを封止した同様なセラミックからなるパッケー
ジが落ち込まされることによって、いわゆるドロップイ
ン方式によって実装されている。
【0006】すなわち、半導体チップをフェースダウン
ボンディングしたパッケージ基板は、実装基板の凹部に
ドロップインされ、パッケージ基板の表面に形成された
信号伝送線路は、アウターリード(外部リード)を介し
て実装基板の凹部の外周面に形成された信号伝送線路に
接続されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
なドロップイン方式で実装する従来の半導体集積回路装
置には、以下のような問題があることを本発明者は見い
出した。
【0008】それは、そのようなドロップイン実装構造
では、動作時にアウターリードを介してパッケージの信
号伝送線路と実装基板の信号伝送線路との間に超高周波
信号を流すと、アウターリードの存在によりアウターリ
ード自体に寄生素子が発生するようになるため、この影
響で高周波特性が劣化するということである。
【0009】すなわち、約20GHz前後の超高周波電
流がアウターリードに流れると、これによりアウターリ
ードにキャパシターあるいはインダクターからなる寄生
素子の発生が避けられなくなるので、これら寄生素子の
影響で特性インピーダンスが不整合となるため、高周波
信号の反射損失が大きくなって、高周波特性が劣化する
ようになる。
【0010】本発明の目的は、高周波信号の反射損失を
小さくして、高周波特性の劣化を防止することが可能な
技術を提供することにある。
【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。
【0013】本発明の半導体集積回路装置は、凹部を有
する実装基板に対して、半導体チップを封止したパッケ
ージが前記凹部に落ち込まされて実装される半導体集積
回路装置であって、前記パッケージは前記凹部の外周部
に突出するオーバーハング部を有して、このオーバーハ
ング部の裏面には前記半導体チップの複数の電極パッド
に導通する複数の配線パターンが形成され、前記実装基
板の凹部の外周面には前記配線パターンに対応した複数
の伝送線が形成され、前記配線パターンが前記伝送線に
接続されている。
【0014】上述した手段によれば、本発明の半導体集
積回路装置は、パッケージは実装基板の凹部の外周部に
突出するオーバーハング部を有して、このオーバーハン
グ部の裏面には半導体チップの複数の電極パッドに導通
する複数の配線パターンが形成され、実装基板の凹部の
外周面には前記配線パターンに対応した複数の伝送線が
形成され、前記配線パターンが前記伝送線に接続されて
いるので、パッケージにおける寄生素子の発生が低減さ
れて、特性インピーダンスの不整合が低減される。これ
により、高周波信号の反射損失を小さくして、高周波特
性の劣化を防止することが可能となる。
【0015】以下、本発明について、図面を参照して実
施形態とともに詳細に説明する。
【0016】なお、実施形態を説明するための全図にお
いて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。
【0017】
【実施形態】
(実施形態1)図1は本発明の実施形態1による半導体
集積回路装置を示す平面図で、図2は図1のA−A断面
図である。例えばアルミナ、窒化アルミニウム、シリコ
ンカーバイド等のセラミックから構成される平板状のパ
ッケージ基板1の表面には、例えばAuのような低抵抗
金属からなる複数の配線パターン2が形成され、各配線
パターン2の内側端部には例えばGaAsからなる半導
体チップ3が、その表面に形成されている例えばAuか
らなる複数のバンプ電極4が、例えばAuからなる他の
バンプ電極5を介してフェースダウンボンディングされ
ている。複数のバンプ電極4は半導体チップ3に形成さ
れている電極パッドに導通している。パッケージ基板1
の裏面には例えばCu−Wからなる接地用電極板6が取
り付けられていて、この接地用電極板6は半導体チップ
3の接地電極に導通している。
【0018】パッケージ基板1の表面の外周端には前記
のようなセラミックから構成された枠体7がろう付けさ
れ、この枠体7は一部がパッケージ基板1の外周部に突
出し、かつ後述するように実装基板の凹部の外周部に突
出するオーバーハング部8を構成するように配置されて
いる。この枠体7のオーバーハング部8を含む裏面に
は、パッケージ基板1の複数の配線パターン2の外側端
部の各々に接続される複数の配線パターン9が形成さ
れ、各配線パターン2と同様な金属が用いられている。
これら各配線パターン9は、従来のアウターリードの代
わりをするように働く。
【0019】枠体7の表面には例えば42アロイで知ら
れるFe−Ni系合金からなるキャップ10が、開口部
を塞ぐように例えばAu−Sn合金のような接着材を介
して取り付けられており、これによって半導体チップ3
は外部雰囲気から気密封止されている。以上によって、
外周部にオーバーハング部8を有するパッケージ11が
形成される。
【0020】パッケージ11が実装される実装基板12
は、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、シリコンカー
バイド等のセラミックから構成され、この中央位置には
凹部13が形成されている。凹部13はパッケージ11
のパッケージ基板1および接地用電極板6からなる底部
が完全に収容される大きさの容積に形成されて、パッケ
ージ11がドロップインされるようになっている。実装
基板12の凹部13の外周面には、枠体7の裏面の複数
の配線パターン9に対応する複数の伝送線14が形成さ
れている。この伝送線14は例えばWの上に、順次N
i、Auなどがめっきなどにより重ねられた構成になっ
ている。なお、図では説明をわかり易くするため伝送線
14の数は限られた例で示している。
【0021】そして、パッケージ11はその底部が凹部
13にドロップインされて、実装基板12に実装されて
いる。枠体7の裏面の複数の配線パターン9は、半田を
介して対応する複数の伝送線14に接続されている。こ
れにより、半導体チップ3の複数の電極パッドは実装基
板12上に引き出されたことになる。
【0022】次に、本実施形態の半導体集積回路装置の
製造方法を、図3乃至図6を参照して工程順に説明す
る。
【0023】まず、図3に示すように、その表面に複数
の配線パターン2が形成されるとともに、その裏面に接
地用電極板6が取り付けられたパッケージ基板1を用意
する。
【0024】次に、図4に示すように、その裏面にパッ
ケージ基板1の複数の配線パターン2に対応した複数の
配線パターン9が形成された枠体7を用意して、一部に
外周部に突出するオーバーハング部8が形成されるよう
に、パッケージ基板1と焼成する。このとき、パッケー
ジ基板1および枠体7の対応した各配線パターン同士を
接続する。
【0025】続いて、図5に示すように、配線パターン
2の内側端部にバンプ電極4、5を介して半導体チップ
3をフェースダウンボンディングし、その後、枠体7の
表面にキャップ10を、開口部を塞ぐように例えばAu
−Sn合金のような接着材を介して取り付けて、外部雰
囲気から気密封止する。これによって、外周部にオーバ
ーハング部8を有するパッケージ11が形成される。
【0026】次に、図6に示すように、中央位置に凹部
13が形成されるとともに、凹部13の外周面に複数の
伝送線14が形成された実装基板12を用意して、その
凹部13に底部をドロップインしてパッケージ11を実
装する。これにより、パッケージ11の枠体7および実
装基板12の対応した各配線パターン9および伝送線1
4を接続する。以上によって、実施形態1の半導体集積
回路装置が完成する。
【0027】このような本実施形態の半導体集積回路装
置のドロップイン実装構造によれば、パッケージ11の
枠体7をオーバーハング部8を構成するように配置し
て、この裏面に複数の配線パターン9を形成するように
したので、従来のようなアウターリードを不要にするこ
とができる。これにより、パッケージ11における寄生
素子の発生を低減することができ、これに伴い特性イン
ピーダンスの不整合が低減されるので、高周波信号の反
射損失を小さくすることができる。
【0028】図7は、本実施形態によって得られた反射
損失と周波数との関係を示す特性図を従来例と比較して
示すもので、(a)は本実施形態、(b)は従来例であ
る。両特性図を比較して明らかなように、本実施形態で
は約20GHzの帯域にわたって反射損失は著しく小さ
くなっている。
【0029】このような実施形態1によれば次のような
効果が得られる。
【0030】パッケージ11は実装基板12の凹部13
の外周部に突出するオーバーハング部8を有して、この
オーバーハング部8の裏面には半導体チップ3の複数の
電極パッドに導通する複数の配線パターン9が形成さ
れ、実装基板12の凹部13の外周面には前記配線パタ
ーン9に対応した複数の伝送線14が形成され、前記配
線パターン9が前記伝送線14に接続されているので、
パッケージ11における寄生素子の発生が低減されて、
特性インピーダンスの不整合が低減される。これによ
り、高周波信号の反射損失を小さくして、高周波特性の
劣化を防止することが可能となる。
【0031】(実施形態2)図8は本発明の実施形態2
による半導体集積回路装置を示す断面図である。本実施
形態の半導体集積回路装置は、実施形態1のドロップイ
ン実装構造において、枠体7の裏面の複数の配線パター
ン9と対応した実装基板12の複数の伝送線14との接
続を、例えばAuからなるバンプ導体15を介して接続
した例を示すものである。
【0032】本実施形態によれば、各配線パターン9と
各伝送線14との間にバンプ導体15を介在させたこと
により、枠体7の裏面と実装基板12の表面との間には
微小な空間が形成されるため、これによって実施形態1
に比較して寄生素子の発生はより低減される。
【0033】このような実施形態2によれば、実施形態
1と同様にアウターリードは形成されていないので、実
施形態1と同様な効果を得ることができる。これに加え
て、寄生素子の発生をより低減できることに伴い、特性
インピーダンスの不整合もより低減されので、高周波信
号の反射損失はより小さくなるという効果が得られる。
【0034】(実施形態3)図9は本発明の実施形態3
による半導体集積回路装置を示す概略斜視図である。
【0035】本実施形態の半導体集積回路装置は、実施
形態1のドロップイン実装構造において、実装基板12
の複数の伝送線14間の位置に対応したパッケージ11
の枠体7のオーバーハング部8の位置に溝部16を形成
した例を示すものである。
【0036】本実施形態によれば、枠体7に溝部16を
形成したことにより、隣接する伝送線14間には空間領
域が設けられ、空間(空気)の誘電率はセラミックの誘
電率よりも小さいので、実施形態2と同様に、実施形態
1に比較して寄生素子の発生はより低減される。
【0037】このような実施形態3によれば、実施形態
1と同様にアウターリードは形成されていないので、実
施形態1と同様な効果を得ることができる。これに加え
て、寄生素子の発生をより低減できることに伴い、特性
インピーダンスの不整合もより低減されので、高周波信
号の反射損失はより小さくなるという効果が得られる。
【0038】(実施形態4)図10は本発明の実施形態
4による半導体集積回路装置を示す概略断面図である。
【0039】本実施形態の半導体集積回路装置は、実施
形態1のドロップイン実装構造において、実施形態3と
は逆に、実装基板12の複数の伝送線14間の位置に溝
部16を形成した例を示すものである。
【0040】本実施形態によれば、実装基板12に溝部
16を形成したことにより、隣接する伝送線14間には
空間領域が設けられるので、実施形態3と同じ理由で、
実施形態1に比較して寄生素子の発生はより低減され
る。
【0041】このような実施形態4によれば、実施形態
1と同様にアウターリードは形成されていないので、実
施形態1と同様な効果を得ることができる。これに加え
て、寄生素子の発生をより低減できることに伴い、特性
インピーダンスの不整合もより低減されので、高周波信
号の反射損失はより小さくなるという効果が得られる。
【0042】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
【0043】例えば、前記実施形態では各パッケージ、
実装基板などを構成する材料は一例を示したものであ
り、これに限らず任意の絶縁性材料を選択することがで
きる。
【0044】また、パッケージにフェースダウンボンデ
ィングされる半導体チップの数は、1個に限らず複数個
を用いるようにしても良い。
【0045】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
集積回路装置の技術に適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではない。本発明は、少なく
とも半導体チップを封止したパッケージを実装基板にド
ロップイン方式によって実装する条件のものには適用で
きる。
【0046】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。
【0047】パッケージは実装基板の凹部の外周部に突
出するオーバーハング部を有して、このオーバーハング
部の裏面には半導体チップの複数の電極パッドに導通す
る複数の配線パターンが形成され、実装基板の凹部の外
周面には前記配線パターンに対応した複数の伝送線が形
成され、前記配線パターンが前記伝送線に接続されてい
るので、パッケージにおける寄生素子の発生が低減され
て、特性インピーダンスの不整合が低減される。これに
より、高周波信号の反射損失を小さくして、高周波特性
の劣化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1による半導体集積回路装置
を示す平面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】本発明の実施形態1による半導体集積回路装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図4】本発明の実施形態1による半導体集積回路装置
の製造方法の他の工程を示す断面図である。
【図5】本発明の実施形態1による半導体集積回路装置
の製造方法のその他の工程を示す断面図である。
【図6】本発明の実施形態1による半導体集積回路装置
の製造方法のその他の工程を示す断面図である。
【図7】本発明の実施形態1による半導体集積回路装置
および従来例によって得られた、反射損失と周波数との
関係を示す特性図を示すもので、(a)は本実施形態、
(b)は従来例である。
【図8】本発明の実施形態2による半導体集積回路装置
を示す断面図である。
【図9】本発明の実施形態3による半導体集積回路装置
を示す概略斜視図である。
【図10】本発明の実施形態4による半導体集積回路装
置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1…パッケージ基板、2、9…配線パターン、3…半導
体チップ、4、5…バンプ電極、6…接地用電極板、7
…枠体、8…オーバーハング部、10…キャップ、11
…パッケージ、12…実装基板、13…実装基板の凹
部、14…伝送線、15…バンプ導体、16…パッケー
ジの溝部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 凹部を有する実装基板に対して、半導体
    チップを封止したパッケージが前記凹部に落ち込まされ
    て実装される半導体集積回路装置であって、前記パッケ
    ージは前記凹部の外周部に突出するオーバーハング部を
    有して、このオーバーハング部の裏面には前記半導体チ
    ップの複数の電極パッドに導通する複数の配線パターン
    が形成され、前記実装基板の凹部の外周面には前記配線
    パターンに対応した複数の伝送線が形成され、前記配線
    パターンが前記伝送線に接続されることを特徴とする半
    導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 前記配線パターンは半田を介して前記伝
    送線に接続されることを特徴とする請求項1に記載の半
    導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 前記配線パターンはバンプ導体を介して
    前記伝送線に接続されることを特徴とする請求項1に記
    載の半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 前記実装基板の複数の伝送線間の位置に
    対応した前記パッケージのオーバーハング部の位置に凹
    部が形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいず
    れか1項に記載の半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 前記実装基板の複数の伝送線間の位置に
    凹部が形成されることを特徴とする請求項1乃至4のい
    ずれか1項に記載の半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 前記半導体チップは、前記パッケージの
    基板にフェースダウンボンディングされることを特徴と
    する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体集積
    回路装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019176151A (ja) * 2017-08-02 2019-10-10 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019176151A (ja) * 2017-08-02 2019-10-10 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 半導体装置

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