JPH098217A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
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Abstract
果をもつ半導体素子収納用パッケージを提供する。 【構成】本パッケージは複数の絶縁層を多層に積層し中
央部に半導体素子3の搭載部1aを有する絶縁基板1
と、この表面で、搭載部1a周辺に形成された接地電極
及び電源電極が夫々接続されるパッド5a,5bと、基
板1の表面に形成され、一方がパッド5aに、他方が同
5bに接続され、両方にチップコンデンサー9の電極が
接続される一対のコンデンサー接続用パッド8a、8b
とを有し。又基板1の内部に接地プレーン10と電源プ
レーン11を間に絶縁層を挟んで互いに対向するよう埋
設させこれらの各々をパッド5a、同5bに基板1の搭
載部1a周辺で電気的に接続させた。
Description
ための半導体素子収納用パッケージに関するものであ
る。
収納用パッケージは、例えば酸化アルミニウム質焼結体
等の電気絶縁材料から成る絶縁層を複数積層して成り、
上面中央部に半導体素子を搭載するための搭載部を有す
る絶縁基板と、前記絶縁基板の半導体素子搭載部周辺か
ら上面外周部にかけて導出し、半導体素子搭載部周辺に
位置する部位が半導体素子の各電極(接地電極、電源電
極、信号電極)に電気的に接続されるボンディングパッ
ド(接地用ボンディングパッド、電源用ボンディングパ
ッド、信号用ボンディングパッド)を形成する複数のメ
タライズ配線層と、前記メタライズ配線層の絶縁基板上
面外周部に導出された部位に銀ロウ等のロウ材を介して
取着される外部リードピンと、鉄−ニッケル−コバルト
合金等の金属や酸化アルミニウム質焼結体等のセラミッ
ク材料から成る蓋体とから構成されており、前記絶縁基
板の半導体素子搭載部に半導体素子をロウ材、樹脂、ガ
ラス等の接着剤を介して接着固定するとともに該半導体
素子の各電極(接地電極、電源電極、信号電極)をボン
ディングワイヤーを介してそれぞれに対応するボンディ
ングパッド(接地用ボンディングパッド、電源用ボンデ
ィングパッド、信号用ボンディングパッド)に電気的に
接続し、しかる後、前記絶縁基板の上面に蓋体を半田、
樹脂、ガラス等の封止材を介して接合させ、絶縁基板と
蓋体とから成る容器内部に半導体素子を気密に封止する
ことによって製品としての半導体装置となる。
前記ボンディングパッドのうち半導体素子の接地電極に
電気的に接続される接地用ボンディングパッド及び電源
電極に接続される電源用ボンディングパッドからそれぞ
れ絶縁基板下面にかけて導出し、該絶縁基板下面に導出
した部位がチップコンデンサーの電極が接続されるコン
デンサー接続用パッドを形成する接続導体が被着形成さ
れており、前記コンデンサー接続用パッドにはチップコ
ンデンサーが該チップコンデンサーの各電極を該接続導
体に電気的に接続させるようにして半田等の接合部材を
介して取着されている。前記コンデンサー接続用パッド
に取着されるチップコンデンサーは、半導体素子に供給
される接地電圧と電源電圧との間の電位変動に起因して
発生する電源ノ イズを軽減すめためのデカップ
リングコンデンサーとして作用し、該チップコン
デンサーから接地電圧及び電源電圧の電位変動に応じ
た電荷を半導体素子の接地 電極、電源電極に接
続される接地用ボンディングパッド及び電源用ボンディ
ング パッドに供給することにより接地電圧と電
源電圧の間の電位変動に起因する電源 ノイズの
発生を軽減し、これにより半導体素子が正常に作動する
ようになしてい る。
ップコンデンサーを絶縁基板の下面に取着した場合、前
記接地用ボンディングパッド、電源用ボンディングパッ
ドとコンデンサー接続用パッドとを電気的に接続するた
めの接続導体が水平方向に長く、且つインダクタンスの
大きなものとなり、該接続導体のインダクタンスが大き
なことに起因してチップコンデンサーのデカップリング
コンデンサーとしての機能が大きく阻害され、チップコ
ンデンサーに十分な電源ノイズ軽減効果を発揮させるこ
とができないという欠点を有していた。
板内部に、接地プレーンと電源プレーンとを間に絶縁基
板を構成する絶縁層の一部を挟んで複数層対向させ、前
記接地プレーンと電源プレーンとの間に静電容量を持た
せるとともに半導体素子の接地電極に電気的に接続され
る接地用ボンディングパッドと接地プレーンとを、また
半導体素子の電源電極に電気的に接続される電源用ボン
ディングパッドと電源プレーンとをそれぞれ半導体素子
搭載部周辺で電気的に接続することにより前記静電容量
をデカップリングコンデンサーとして機能させることが
考えられる。
に接続される接地用ボンディングパッド及び半導体素子
の電源電極に電気的に接続される電源用ボンディングパ
ッドに接地プレーン及び電源プレーンを電気的に接続す
るための配線を短く、且つインダクタンスの小さいもの
とすることができ、その結果、接続導体のインダクタン
スによるデカップリングコンデンサーのノイズ軽減効果
への影響を小さいものとすることができる。
ジはその絶縁基板を構成する酸化アルミニウム質焼結体
の比誘電率が約7程度と小さく、そのため接地プレーン
と電源プレーンとの間にデカップリングコンデンサーと
して十分に大きな静電容量を持たすには該絶縁基板を構
成する絶縁層の一部を間に挟んで対向する接地プレーン
と電源プレーンとを間に絶縁層を挟んで極めて多数層対
向させ、接地プレーンと電源プレーンとの対向面積を極
めて広面積とする必要があり、その結果、半導体素子収
納用パッケージが極めて厚く大型で重いものとなってし
まうという欠点を誘発する。
ものであり、その目的は、パッケージの大型化、重量化
を伴わず、十分なノイズ軽減効果をもつ半導体素子収納
用パッケージを提供することにある。
を多層に積層して成り、主面中央部に半導体素子が搭載
される搭載部を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の表面
で、前記半導体素子搭載部周辺に形成された半導体素子
の接地電極及び電源電極が接続される接地用ボンディン
グパッド及び電源用ボンディングパッドと、前記絶縁基
板の表面に形成され、一方が前記接地用ボンディングパ
ッドに、他方が前記電源用ボンディングに接続されると
ともに両方にチップコンデンサーの電極が接続される一
対のコンデンサー接続用パッドとを有する半導体素子収
納用パッケージであって、前記絶縁基板の内部に接地プ
レーンと電源プレーンを間に前記絶縁層の少なくとも一
つを挟んで互いに対向するよう埋設させるとともに前記
接地プレーン及び電源プレーンの各々を前記接地用ボン
ディングパッド及び電源用ボンディングパッドに前記絶
縁基板の半導体素子搭載部周辺で電気的に接続させたこ
とを特徴とするものである。
用パッドが絶縁基板の主面外周部に形成されていること
を特徴とするものである。
ウム質焼結体から成り、且つ前記接地プレーンと電源プ
レーンとの間隔が0.1mm以下であることを特徴とす
るものである。
ば、絶縁層を挟んで近接対向した接地プレーンおよび電
源プレーンは、両者間に発生する大きな相互インダクタ
ンスの作用で接地プレーンと電源プレーンとのインダク
タンスが小さいものとなり、その結果、接地プレーンお
よび電源プレーンを介して接続される接地用ボンディン
グパッド及び電源用ボンディングパッドとコンデンサー
用接続パッドとの間の水平方向の距離が長いものであっ
ても、両ボンディングパッドとコンデンサー接続用パッ
ドとの間のインダクタンスが大きなものとなることはな
い。
用するチップコンデンサーは、一般に小型で、且つ大き
な静電容量を有するので該チップコンデンサーを絶縁基
板に 取着しても半導体素子収納用パッケージが
大型化したり、重量化したりすること はない。
る。図1は、本発明の半導体素子収納用パッケージの一
実施例を示し、1は絶縁基板、2は蓋体である。この絶
縁基板1と蓋体2とで半導体素子3を収容する絶縁容器
4が構成される。
結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、
炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス等の電気絶縁材
料から成る絶縁層を複数層積層するとともに一体化して
形成されており、その上面中央部には半導体素子を搭載
するための凹状の搭載部1aが形成されており、該搭載
部1a底面には半導体素子3がロウ材、ガラス、樹脂、
等の接着剤を介して接着固定される。
ム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム、酸化珪
素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に
適当な有機バインダー、溶剤、可塑剤、分散剤等を添加
混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクタ
ーブレード法を採用してシート状となすことによって複
数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる後、前記
セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施す
とともにこれらを上下に積層してセラミックグリーンシ
ート積層体を得、最後に前記セラミックグリーンシート
積層体を還元雰囲気中約1600℃の温度で焼成するこ
とによって製作される。
される搭載部1a周辺から上面外周部にかけて複数のメ
タライズ配線層5が被着形成されており、該メタライズ
配線層5のうち半導体素子搭載部1a周辺部位は半導体
素子3の各電極(接地電極、電源電極、信号電極)が電
気的に接続される接地用ボンディングパッド5a、電源
用ボンディングパッド5b、信号用ボンディングパッド
(不図示)を形成しており、該接地用ボンディングパッ
ド5a、電源用ボンディングパッド5b、信号用ボンデ
ィングパッド(不図示)には半導体素子3の各電極(接
地電極、電源電極、信号電極)がボンディングワイヤー
6を介してそれぞれ電気的に接続される。
の各電極(接地電極、電源電極、信号電極)を後述する
外部リードピン7に接続する導電路として作用し、該メ
タライズ配線層5で絶縁基体1の上面に導出した部位に
は外部リードピン7が銀ロウ等のロウ材を介して取着さ
れている。
酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結
体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体から成る場合
にはタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金
属粉末から、絶縁基板1がガラスセラミックスから成る
場合には銅、銀、金等の比較的融点の低い金属粉末から
成り、例えばタングステンから成る場合、タングステン
粉末に適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して得た
タングステンペーストを絶縁基板1となるセラミックグ
リーンシートに予め従来周知のスクリーン印刷法を採用
して所定パターンに印刷塗布しておき、これを絶縁基板
1となるセラミックグリーンシート積層体を焼成するの
と同時に焼成することによって絶縁基板1の半導体素子
搭載部1a周辺から上面外周部にかけて導出するように
被着形成される。
1上面外周部に導出した部位には鉄−ニッケル−コバル
ト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る外部リ
ードピン7が銀ロウ等のロウ材を介して取着されてい
る。
容する半導体素子3を外部電気回路に接続する作用をな
し、該外部リードピン7を外部電気回路の配線導体に半
田等の接合部材を介して接続することにより内部に収容
する半導体素子3がボンディングワイヤー6、メタライ
ズ配線層5及び外部リードピン7を介して外部電気回路
に電気的に接続されることとなる。
する接続導体12a〜12d及び接地プレーン10又は
電源プレーン11を介してボンディングパッドのうち、
半導体素子3の接地電極に電気的に接続される接地用ボ
ンディングパッド5a、半導体素子の電源電極に電気的
に接続される電源用ボンディングパッド5bにそれぞれ
電気的に接続されたコンデンサー接続用パッド8a、8
bが被着形成されており、該コンデンサー接続用パッド
8a、8bにはチップコンデンサー9が該チップコンデ
ンサーの各電極をコンデンサー接続用パッド8a、8b
に電気的に接続させるようにして半田等の接合部材を介
して取着される。
に半田等の接合部材を介して取着されるチップコンデン
サー9は、半導体素子3に供給される接地電圧と電源電
圧との間に発生する電源ノイズを軽減するためのデカッ
プリングコンデンサーとして作用し、一般に極めて小型
で、且つ大きな静電容量を有するため、該チップコンデ
ンサー10を絶縁基板1の下面に接合させても半導体素
子収納用パッケージが極めて大きなものとなったり、重
いものとなったりすることはなく、デカップリングコン
デンサーとして十分な静電容量を提供できる。
8bは、それを絶縁基板1の下面外周部に被着形成させ
ておくと、該絶縁基板1の下面中央部に半導体素子3が
作動時に発生する熱を良好に吸収し、大気中に放散する
ためのヒートシンクHや放熱フィンFを取着することが
でき、これによって半導体素子3を常に適温として長期
間にわたり正常、且つ安定に作動させることができる。
従って、前記コンデンサー接続用パッド8a、8bは絶
縁基板1の下面にヒートシンクHや放熱フィンFが取着
し得るよう下面外周部に被着形成しておくことが好まし
い。
は、絶縁基板1が酸化アルミニウム質焼結体、窒化アル
ミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結
体から成る場合にはタングステン、モリブデン、マンガ
ン等の高融点金属粉末から、絶縁基板1がガラスセラミ
ックスから成る場合には銅、銀、金等の比較的融点の低
い金属粉末から成り、例えばタングステンから成る場
合、タングステン粉末に適当な有機バインダー、溶剤を
添加混合して得たタングステンペーストを絶縁基板1と
なるセラミックグリーンシートに予め従来周知のスクリ
ーン印刷法を採用して所定パターンに印刷塗布してお
き、これを絶縁基板1となるセラミックグリーンシート
積層体を焼成するのと同時に焼成することによって絶縁
基板1の下面外周部に被着形成される。
接地プレーン10と電源プレーン11とが間に絶縁基板
1の一部を構成する絶縁層を挟んで近接対向するように
して埋設されており、該接地プレーン10と接地用ボン
ディングパッド5aとが接続導体12aを介して、電源
プレーン11と電源用ボンディングパッド5bとが接続
導体12bを介してそれぞれ絶縁基体1の搭載部1a周
辺で互いに電気的に接続され、また接地プレーン10と
コンデンサー接続用パッド8aとが接続導体12cを介
して、電源プレーン11とコンデンサー接続用パッド8
bとが接続導体12dを介してそれぞれ絶縁基板1の外
周部で互いに電気的に接続されている。
1は、チップコンデンサー9の各電極を接地用ボンディ
ングパッド5a、電源用ボンディングパッド5bに電気
的に接続する導電路として作用し、間に絶縁基板1を構
成する絶縁層を挟んで近接対向することによりその相互
インダクタンスが大きなものとなり、その結果、接地プ
レーン10及び電源プレーン11のインダクタンスが小
さいものとなり(接地プレーン10及び電源プレーン1
1のインダクタンスは、接地プレーン10及び電源プレ
ーン11のインダクタンスをL、接地プレーン10の自
己インダクタンスをL1、電源プレーン11の自己イン
ダクタンスをL2、接地プレーン10と電源プレーン1
1との相互インダクタンスをMとしたとき、関係式L=
L1+L2−2Mで与えられる)、コンデンサー接続用
パッド8a、8bと接地用ボンディングパッド5a、電
源用ボンディングパッド5bとの間の水平方向の距離が
長いものであっても該コンデンサー接続用パッド8a、
8bと接地用ボンディングパッド5a、電源用ボンディ
ングパッド5bとの間を小さなインダクタンスで接続す
ることができ、チップコンデンサー9による電源ノイズ
の低減を阻害することはなく、半導体素子3を正常に作
動させることができる。
焼結体から成る場合、前記接地プレーン10と電源プレ
ーン11との間隔が0.1mmを越えると、接地プレー
ン10及び電源プレーン11のインダクタンスを極めて
小さいものとなすことが困難である。従って、前記絶縁
基板1が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、前記
接地プレーン10と電源プレーン11との間隔は0.1
mm以下であることが好ましい。
1は、絶縁基板1が酸化アルミニウム質焼結体、窒化ア
ルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼
結体から成る場合にはタングステン、モリブデン、マン
ガン等の高融点金属粉末から、絶縁基板1がガラスセラ
ミックスから成る場合には銅、銀、金等の比較的融点の
低い金属粉末から成り、例えばタングステンから成る場
合、タングステン粉末に適当な有機バインダー、溶剤を
添加混合して得たタングステンペーストを絶縁基板1と
なるセラミックグリーンシートに予め従来周知のスクリ
ーン印刷法を採用して所定パターンに印刷塗布してお
き、これを絶縁基板1となるセラミックグリーンシート
積層体を焼成するのと同時に焼成することによって絶縁
基板1の内部に間に絶縁基板1を構成する絶縁層を挟ん
で近接対向するようにして埋設される。
搭載部1a周辺に前記接地用ボンディングパッド5a、
電源用ボンディングパッド5bと接地プレーン10、電
源プレーン11とを電気的に接続する接続導体12a、
12bが、その外周部に接地プレーン10、電源プレー
ン11とコンデンサー接続用パッド8a、8bとを電気
的に接続する接続導体12c、12dが絶縁基板1を構
成する絶縁層を上下に貫通して設けられており、該接続
導体12a〜12dにより前記接地用ボンディングパッ
ド5a、電源用ボンディングパッド5bと接地プレーン
10、電源プレーン11とが、接地プレーン10、電源
プレーン11とコンデンサー接続用パッド8a、8bと
がそれぞれ電気的に接続されている。
ディングパッド5a、電源用ボンディングパッド5bと
接地プレーン10、電源プレーン11とを絶縁基板1の
半導体素子搭載部1a周辺で、接続導体12c、12d
が接地プレーン10、電源プレーン11とコンデンサー
接続用パッド8a、8bとを絶縁基板1の外周部でそれ
ぞれ電気的に接続していることから接地用ボンディング
パッド5a、電源用ボンディングパッド5bから接続道
導体12a、12b、接地プレーン10、電源プレーン
11、接続用導体12c、12dを介してコンデンサー
接続用パッド8a、8bに至る電気的経路はその水平方
向の殆ど全てが前記インダクタンスの小さな接地プレー
ン10及び電源プレーン11を介しての経路となり、従
って、コンデンサー接続用パッド8a、8bと接地用ボ
ンディングパッド5a、電源用ボンディングパッド5b
との水平方向の距離が長いものであっても該コンデンサ
ー接続用パッド8a、8bと接地用ボンディングパッド
5a、電源用ボンディングパッド5bとの間を小さなイ
ンダクタンスで接続することができる。
1が酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼
結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体から成る場
合にはタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点
金属粉末から、絶縁基板1がガラスセラミックスから成
る場合には銅、銀、金等の比較的融点の低い金属粉末か
ら成り、例えばタングステンから成る場合、タングステ
ン粉末に適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して得
たタングステンペーストを絶縁基板1となるセラミック
グリーンシートに予め従来周知のスクリーン印刷法を採
用して所定パターンに印刷塗布しておき、これを絶縁基
板1となるセラミックグリーンシート積層体を焼成する
のと同時に焼成することによって絶縁基板1を構成する
絶縁層を上下に貫通するようにして設けられる。
ケージによれば、絶縁基板1のコンデンサー接続用パッ
ド8a、8bにチップコンデンサー9を、該チップコン
デンサー9の各電極とコンデンサー接続用パッド8a、
8bとがそれぞれ電気的に接続されるようにして半田等
の導電性接合部材を介して接合するとともに半導体素子
搭載部1aに半導体素子3を接着剤を介して接着固定
し、しかる後、該半導体素子3の各電極(接地電極、電
源電極、信号電極)を対応する各ボンディングパッド
(接地用ボンディングパッド5a、電源用ボンディング
パッド5b、信号用ボンディングパッド)にボンディン
グワイヤー6を介して電気的に接続するとともに前記絶
縁基板1の上面に蓋体2を封止材を介して接合すること
により、絶縁基板1と蓋体2とから成る容器内部に半導
体素子3が気密に収容されるとともに半導体素子3の接
地電極と電源電極との間にデカップリングコンデンサー
としてのチップコンデンサー9が接続されることとな
る。
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。
ば、絶縁基板内部に接地プレーンと電源プレーンとが間
に前記絶縁層の一つを挟んで近接対向するように埋設さ
れ ていることから、該絶縁層を挟んで近接対向
した接地プレーン及び電源プレーン は、両者間
に発生する大きな相互インダクタンスの作用でそのイン
ダクタンスが 小さいものとなり、且つ接地用ボ
ンディングパッド、電源用ボンディングパッド
と接地プレーン、電源プレーンとが絶縁基板の半導体素
子搭載部周辺で、接続導体が接地プレーン、電源プレー
ンとコンデンサー接続用とが絶縁基板の外周部でそれぞ
れ電気的に接続されているので、コンデンサー接続用パ
ッドから接地用ボンディングパッド、電源用ボンディン
グパッドまでの電気的経路はその水平方向の殆ど全てが
前記インダクタンスの小さな接地プレーンおよび電源プ
レーンを介して接続されることとなり、その結果、接地
用ボンディングパット及び電源用ボンディングパッドと
コンデンサー用接続パッドとの間の水平方向の距離が長
いものであっても、接地用ボンディングパッド及び電源
用ボンディングパッドとコンデンサー接続用パッドとの
間のインダクタンスが大きなものとなることはなく、従
って、チップコンデンサーのデカップリングコンデンサ
ーとしての電源ノイズ軽減効果を損なうことは殆どな
い。
用するチップコンデンサーは、一般に小型で、且つ大き
な静電容量を有するので該チップコンデンサーを絶縁基
板に取着しても半導体素子収納用パッケージが大型化し
たり、重量化したりすることは殆どない。
デンサー用パッドを絶縁基板の下面外周部に被着形成し
ておくと絶縁基板の半導体素子搭載部に対応する中央部
に半導体素子が作動時に発生する熱を吸収除去し得るヒ
ートシンクや放熱フィンを取着することが可能となり、
前記ヒートシンクや放熱フィンによって半導体素子を常
に適温とし、半導体素子を長期間にわたり正常、かつ安
定に作動させることができる。
例を示す断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】複数の絶縁層を多層に積層して成り、主面
中央部に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基
板と、前記絶縁基板の表面で、前記半導体素子搭載部周
辺に形成された半導体素子の接地電極及び電源電極が接
続される接地用ボンディングパッド及び電源用ボンディ
ングパッドと、前記絶縁基板の表面に形成され、一方が
前記接地用ボンディングパッドに、他方が前記電源用ボ
ンディングに接続されるとともに両方にチップコンデン
サーの電極が接続される一対のコンデンサー接続用パッ
ドとを有する半導体素子収納用パッケージであって、前
記絶縁基板の内部に接地プレーンと電源プレーンを間に
前記絶縁層の少なくとも一つを挟んで互いに対向するよ
う埋設させるとともに前記接地プレーン及び電源プレー
ンの各々を前記接地用ボンディングパッド及び電源用ボ
ンディングパッドに前記絶縁基板の半導体素子搭載部周
辺で電気的に接続させたことを特徴とする半導体素子収
納用パッケージ。 - 【請求項2】前記一対のコンデンサー接続用パッドが絶
縁基板の主面外周部に形成されていることを特徴とする
請求項1に記載の半導体素子収納用パッケージ。 - 【請求項3】前記絶縁基板が酸化アルミニウム質焼結体
から成り、且つ前記接地プレーンと電源プレーンとの間
隔が0.1mm以下であることを特徴とする請求項1に
記載の半導体素子収納用パッケージ。
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