JPS63187651A - 集積回路用パツケ−ジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■技術分野 この発明は、数１００Ｍｂ／ｓｅｚ以上の高速ディジク
ル信号或は数Ｇ）１２以上のアナログ信号を処理する集
積回路に好適な集積回路用パッケージに関する。

集積回路のパッケージは、半導体チップを固定し、外界
から保護する、という機能がある。

これに加えて、電力を集積回路に供給し、信号を入力し
出力するリードフレームを支持するという機能もある。

０）従来技術 さらに集積回路のパッケージは、半導体チップを外界か
ら絶縁するという作用がある。またチップから生じた熱
を放散する、という作用がある。

シリコン半導体集積回路の場合、プラスチックモールド
タイプのパッケージが頻用される。これの例を第４図に
示す。

リードフレームが両側に並んだプラスチックパッケージ
である。チップの電極部とリードフレームとを金線でワ
イヤボンディングした後、プラスチック材料によってモ
ールドしたものである。

これは安価であり、ＩＣチップのマウントも容易である
、という利点がある。現在、パッケージ生産量の約８０
％はこのタイプのパッケージである。

しかし、プラスチックパッケージは放熱性に劣る。この
ため、電力消費の低いＩＣチップにしか使えない。

電力消費が小さいという事は、集積度が低いとか、動作
速度が遅いということである。

電力消費の大きいＩＣチップのパッケージとしては、よ
り熱伝導率の大きい材料が望まれる。ＩＣチップとパッ
ケージ材料の熱膨張率が近似している、という事も必要
である。

そこで、アルミナ板を２枚組合わせたＣＥＲＤ　Ｉ　Ｐ
サーディツプといわれるパッケージも用いられる。

第５図に断面図を示す。

細長い下セラミック板に、リードフレームが多数封止し
である。Ｓｉ半導体ＩＣチップを下セラミック板にダイ
ボンドし、ＩＣチップの電極部とリードフレームとをＡ
Ｉワイヤでワイヤボンディングする。

さらに上セラミック板を貼りつけて蓋をする。

ＣＥＲＤ　Ｉ　Ｐは、セラミック製であるので、プラス
チックパッケージよりも、使用温度領域が広い。放熱性
がよいことと、熱膨張率がＩＣチップに近い事などによ
る。

サーディツプは、全パッケージ生産量の約１５％程度を
占める。

ＣＥＲＤ　Ｉ　Ｐ構造のものは、材料がアルミナに変っ
ただけで、構造はプラスチックパッケージとほぼ同じで
ある。ＩＣチップとリードフレームを直接ワイヤで接続
している。リードフレームの本数が多くなると、ワイヤ
が長くなる。

高速動作をするＩＣの場合、ワイヤが長いという事は望
ましくないことである。ワイヤは自己誘導りを持つ。ワ
イヤが細く、長いほどＬが大きい。

゛高周波信号に対して、Ｌは大きいインピーダンスとし
て働くから、ワイヤのしによって信号のパワーが減衰し
てしまう。

そこで、ワイヤを短かくするために、第６図に示すよう
なセラミックパッケージが作られる。薄いセラミック板
を何枚も精層したものである。最ＴＭ箇侑ン１士官にプ
東リプし面？、すｈ９品・７１”　Ｊ　Ｍニノズ面が形
成されている。グランドメタライズ面の上にＩＣチップ
をグイボンドする。

２層以上のセラミック板は中央に矩形開口がある。これ
らのセラミック板の１枚、又は２枚にメタライズ配線が
放射状に設けられる。メタライズ配線の内端に於て、Ｉ
Ｃチップの電極部とワイヤによって接続される。メタラ
イズ配線の外端に於て、リードフレームとメタライズ配
線が接続される。

メタライズ配線によって仲介されることになるから、ワ
イヤは短かくてよい。ワイヤが短いので、Ｌが小さくな
る。高速信号をよく通すようになる。

このパッケージはセラミック板を重ねて作っであるから
、Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｍｉｎａｔｅ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｐ
ａｃｋａｇｅ　ＭＬＣＰという事もある。

リードフレームは、２方向だけでなく、４方向に設けら
れるものもある。

（つ）特願昭６０−２５３０７４ 以上説明したものは、せいぜい百ＭＨ２程度の信号を扱
うＩＣに適するだけである。

数百Ｍｂ／ｓｅｃの高凍信号を掲−］ＩＣのバツテ−づ
〉しては未だに足りない点がある。

ひとつは、特性インピーダンスの問題である。

高い周波数成分を持つ信号を通す伝送線の場合は、単位
長さあたりのＬとＣで決まる特性インピーダンスＪし面
が一定でなければならない。

もうひとつは、終端の問題である。

入力信号線は、その特性インピーダンスに等しい抵抗に
よって終端しなければならない。そうでなければ、信号
が終端部で反射してしまう。

このような点を改善したものとして、特願昭６０−２５
３０７４　（５６０，１１，１２出願）がある。

これを第７図に示す。

中央に矩形の開口を有する第１セラミック板１、第２セ
ラミック板２、第３セラミック板１８、第４セラミック
板７が積層されている。

第１セラミック板１の下面には、上面にグランドメタラ
イズ面が形成された底板１４が貼りつけである。

第１セラミック板１の上面には開口縁から、外縁に至る
数多くの信号メタライズ配線３．３、・・・が放射状に
設けである。この他に、中間部から外縁に至る電源用メ
タライズ配線２６、グランド用メクライズ配線２７もあ
る。

メクライズというのは、アルミナなどのセラミック板の
上にタングステンＷを厚膜印刷したものである。外部に
露出する場合は、金メッキをして、化学的性質を強化す
る。メタライズ線、面の厚さは１０μｍへ・３０μｍ程
度である。

信号用メクライズ配線３、電源用メタライズ配線２６、
グランド用メクライズ配線２７の終端には、信号用リー
ドフレーム１０、電源用リードフレーム１２、グランド
用リードフレーム１３がろう付けされる。

第２セラミック板２の上面には、４周に電極メタライズ
面５が印刷しである。これは全面にではなく、外周部に
だけ設けであるのである。内周部には、数多くのメタラ
イズ電極８．９と、抵抗４が設けられる。

抵抗４はＲ１とＲ２よりなる。抵抗Ｒ１はメタライズ電
極８と電源メタライズ面５とを接続している。

抵抗Ｒ２は、メタライズ電極８．９を接続している。

Ｒ１とＲ２の並列抵抗値が入力信号線の特性インピーダ
ンス５０Ωにほぼ等しくなるようにしである。たとえば
Ｒ１が１１０ΩＲ２が９０Ωとする。

第３セラミック板１８の上面全体にグランドメタライズ
面６が形成されている。

電源メタライズ面５と第１セラミック板上の電源メタラ
イズ配線２６とはスルーホール（図示せず）によって接
続される。

グランドメタライズ面６と底板１４のグランドメタライ
ズ面は、第１セラミック板上のグランドメタライズ面線
２７と、スルーホール（図示せず）によって接続される
。

第４セラミック板７の上には、メタライズ面などがない
。この上にセラミックの蓋板が（図示せず）貼付けられ
る。

信号用メクライズ配線は幅が一定である。また、上、下
にグランドメタライズ面がある。これらのことから、信
号用メタライズ配線の単位長さ当りのＬｌ　Ｃは一定に
なる。つまり、特性インピーダンスが一定なのである。

また、入力信号線は、ワイヤでメタライズ電極８と接続
する。メタライズ電極９とグランドメタライズ面６とを
ワイヤで接続する。

このようにすると、入力信号線が約５００の抵抗で終端
されることになる。

さらに、グランドメタライズ面６、電源メタライズ面５
がパッケージの４周にある。このため、ＩＣチップの電
源電極、グランド電極がどのように分布していてもワイ
ヤボンディングが容易である。

（ｒ、）発明が解決すべき問題点 前記の特願昭６０−２５３０７４は優れたパッケージで
ある。

しかし、電源、グランドごとに１枚のセラミック板を必
要としている。集積回路によっては、多電源を要するも
のもある。二定源、あるいは三重源を必要とする集積回
路もある。

一般にｎ個の電源を必要とする場合、グランドを加えて
、（ｎ＋１）の電源・グランドが必要だという事になる
。前記のパッケージでは、そのために（ｎ＋１）板のセ
ラミック板が要求される。電源数がたとえば３以上の場
合は、セラミック多層構造が複雑になる。それだけ高価
なパッケージになるわけである。

ＧＯ目　　　　　的 本発明は、電源の数が増えても、セラミック板の数が増
えない構造の集積回路パッケージを提供することを目的
とする。

Ｃ；ｔＪ）構　成 本発明のパッケージは、前述のパッケージとほぼ同じ構
造を有するが、電源面、グランド面を１枚ずつのセラミ
ック板に配分せず、１枚の七ラミック板の上にまとめて
、同心方形状に設けることを特徴とする。

第１図は本発明のパッケージの斜視図である。

第２図は縦断面図である。第３図は抵抗、メタライズ電
極の近傍のみの平面図である。

中央に開口２１．２２′、２２を有する第１セラミック
板１と第２セラミック板１５及び第３セラミック板２と
が積層されている。さらに開口２３を有する第３セラミ
ック板１８も積層される。開口２１は最も小さく　、２
２．２２’は同じ大きさで、２３は最も広い開口である
。

開口を有しない盲板である底板１４が第１セラミック板
１の下面に貼りつけられている。

底板１４は少なくとも上面が導体で、これはグランド面
となる。この例では金属板の例を示している。セラミッ
ク板の上にメタライズ面を形成した底板であってもよい
のはもちろんである。

第１セラミック板１には、開口２１から外縁に至る信号
用メタライズ配線３．３、・・・が形成されている。こ
の配、線はタングステンＷの上にＡｕメッキをしたもの
である。

また、第１セラミック板１の上には、中間部から外縁に
至る電源用メタライズ配線２６．２６′グランド用メタ
ライズ配線２７が形成されている。

Ｌ、Ｃを一定にするため信号用メタライズ配線３．３、
・・・は一定幅であることが要求される。

電源用メタライズ配Ｆｄ２６．２６’、グランド用メタ
ライズ配線２７は一定幅であってもよいし、一定幅でな
くてもよい。

第２セラミック板１５は開口２２′を有する薄板で、四
辺全面にグランドメタライズ面１６が形成されている。

第３セラミック板２の上面に特徴がある。方形の板であ
るが、最も内方の開口２２に近い領域には、適数の抵抗
４、メタライズ電極８．９の組が形成されている。この
抵抗は、既に説明したように、入力信号用メタライズ配
線を、その特性インピーダンスに等しい抵抗によって終
端するためのものである。

第３セラミック板２の、それより外側の領域には、矩形
状の電源・グランドメタライズ面５．６．７が同心状に
形成されている。同一の面上に、電源ｖＴＴ１”ＳＳｓ
グランドＧＮＤが形成されているのである。３つのメタ
ライズ面５．６．７のうちどれがグランドであってもよ
い。

さらに、電源がいくつでもよいｎ個の電源があれば（ｎ
＋１）重の電源・グランドメタライズ面が設けちれる、 り、！＝　ｔ　は、３個の電源”ＴＴＮ　”ＳＳ％　”
ＤＤ　カ必要であれば、４重の矩形状メタライズ面が設
けられる。

第３図に抵抗４の部分を説明する。

電源メタライズ面５と電極８とが抵抗Ｒ１で接続されて
いる。入力信号用のメタライズ配線３と電極８とがワイ
ヤ３５で接続される。

電極９と電源メタライズ面６とをワイヤ３６で接続する
。

そうすると、入力信号線はＲ１とＲ２の並列抵抗で終端
されることになる。

となるように選べばよい。

また電源・グランドメタライズ面５．６の電位を■１、
ｖ２とすると、信号線３の直流レベルは、となる。必要
な直流レベルｖｓとＺから、Ｒ１、Ｒ２が決まる。

メタライズ面５．６．７、・・・　のうち、グランドメ
タライズ面とグランドメタライズ配線２７、電源メタラ
イズ面と電源メタライズ配線２６’、２６　　とは、ス
ルーホール３２′、３２．３１で接続される。グランド
メタライズ面１６とグランドメタライズ配線２７はスル
ーホール３２′によって接続される。

底板１４とグランドメタライズ配線２７とは、スルーホ
ール３３によって接続される。

さらに、中央に開口２３を有する第４セラミック板１８
が、第３セラミック板２の上に積層される。

第４セラミック板１８はこの上に蓋板を貼りつけるべき
枠を形成する。第４セラミック板１８の上面にはメタラ
イズ面を設けても、設けなくてもよい。この例ではメタ
ライズ面がない。

グランドメタライズ面を設けることはできる。

もしも、そうしたとしても、これは蓋が接するので、ワ
イヤボンディングする事はできない。しかし、電源メタ
ライズ面との間にコンデンサを形成し、電源ノイズをカ
ットする上で効果がある。

（１）作　用 ＩＣチップは、中央開口２１と底板１４で囲まれるキャ
ビティ１１にグイポンドされる。ＩＣチップの入力信号
用の電極は、パッケージの信号用メクライズ配線３のい
ずれかとワイヤボンドされる。

信号用メクライズ配線３は第３図に示すような抵抗、電
極構造によって、特性インピーダンスＺで終端される。

ＩＣチップの出力信号用の電極も、パッケージの信号用
メクライズ配線３のいずれかとワイヤボンドされる。し
かし、これは特性インピーダンスＺによって終端する必
要がない。

ＩＣチップの電源、グランド用の電極は、第３セラミッ
ク仮２の上に形成された電源・グランドメタライズ面５
．６．７とワイヤによって接続される電源・グランドメ
タライズ面は第３セラミック板２の全周にあるから、ワ
イヤボンディングは容易である。

さらに、信号線の特性インピーダンスの問題がある。信
号メタライズ配線３は直上及び直下にグランド面１６．
１４がある。

したがって特性インピーダンスＪしでは一定であること
ができる。また、ノイズをカットする上で有効である。

さらに、特性インピーダンスに等しい抵抗Ｚで入力信号
線が終端されているから、信号の反射がない。

特願昭６０−２５３０７４よりも劣った点は、電源・グ
ランドメタライズ面が同一面上にあるから、電源・グラ
ンド間、電源・電源間に大きい容量のコンデンサが形成
されない、ということである。このため、電源からノイ
ズが入るのをカットできないという事がある。

しかし、底板１４のグランド面との間にはがなり大きい
容量のコンデンサを形成できるのであるから、電源の安
定性は、これでも十分であると考えられる。これは収容
すべき集積回路の要求水準によることである。

（り）効　果 （１）特願昭６０−２５３０７４のパッケージに比べて
、電源・グランドメタライズ面のためのセラミック板が
数多くいらない。１枚でよい。このためパッケージの構
造が単純化される。したがってより安価なパッケージと
なる。本質的には、信号線用のセラミック板１と、電源
・グランド用のセラミック板２が、底板１４とともに必
要なだけである。

（２）　　スルーホールの構造が単純化される。スルー
ホールが、２枚のセラミック板を貫くだけであ−る。多
数のセラミック板を貫くものであれば、中間のメタライ
ズ面を絶縁する必要があり、複雑な構造となる。

（３）　　信号線の特性インピーダンスをほぼ一様にす
る事ができる。単位長さあたりのり、Ｃをほぼ一様にで
きるからである。

（４）　　入力′信号用メタライズ配線を、特性インピ
ーダンスＺに等しい抵抗によって終端することができる
。入力信号の反射が殆ど起こらない。

（５）配線数が増えてもボンディングワイー・が長くな
らない。電源と信号とを分けたからである。

信号用メタライズ配線とＩＣチップの信号用の電極を結
ぶワイヤは長さがｌ　ＭＷ以下であることが望ましい。

これが可能となる。

（６）電源メタライズ面・グランドメタライズ面が全周
にあるので、ＩＣデツプの任意の箇所に多数の電源・グ
ランド電極があっても、最短のワイヤで接続できる。ワ
イヤボンディングも容易である。

（７）　　数１００Ｍｂ／ｓの高速信号を扱うディジタ
ル集積回路、数ＧＨ２の高周波信号を扱うアナログ集積
回路のパッケージとして最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の集積回路用パッケージの斜視図。 第２図は同じものの縦断面図。 第３図は抵抗、メタライズ面の部分の拡大平面図。 第４図は公知のプラスチックパッケージの縦断面図。 第５図は公知のサーディツプの縦断面図。 第６図は公知のセラミック（ＭＬＣＰ）パッケージの縦
断面図。 第７図は特願昭６０−２５３０７４のパッケージの斜視
図。 １・・・・・・・・・・第１セラミック板２・・・・・
・・・・・・・第３セラミック板３・・・・・・・・・
・・　信号用メタライズ電極４・・・・・・・・・・・
・抵　抗 ５．６．７・・・・・・電源・グランドメタライズ面８
．９・・・・・・・・・メタライズ電極１０・・・・・
・・・・　信号用リードフレーム１１・・・・・・・・
・・・・キャビティ１２・・・・・・・・・・・・電源
用リードフレーム１３・・・・・・・・・・・・　グラ
ンド用リードフレーム１４・・・・・・・・・・・・底
　板 １５・・・・・・・・・・・・第２セラミック板１６・
・・・・・・・・・・・グランドメタライズ面１８・・
・・・・・・・・・・第４セラミック板２１・・・・・
・・・・・・第　１　開　口２２・・・・・・・・・第
３　開口 ２２’・・・・・・・・・第２開口 ２６・・・・・・・・・　電源用メタライズ配線２７・
・・・・・・・・　グランド用メタライズ配線３１〜３
３・・・・・・スルーホー、し発　　明　　者　　　　
　元　　木　　健　　作小笠伸夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　中央に第１開口２１を有し前記第１開口２１から外縁
   に至る複数本の信号用メタライズ配線３と外縁から中間
   部に至る電源用メタライズ配線２６、グランド用メタラ
   イズ配線２７とを上面に設けた第１セラミック板１と、
   第１開口２１より大きい第２開口２２’を中央に有し、
   上面の４辺にわたつてグランドメタライズ面１６を設け
   た第２セラミック板１５と、第２開口２２’と同じ開口
   ２２を有し上面の４辺にわたつて同心矩形状に全ての電
   源・グランドについて電源・グランドメタライズ面５、
   ６、７、・・・を備え、より内側にはメタライズ電極と
   抵抗体４とを有し該メタライズ電極を入力信号線とワイ
   ヤで接続することにより入力信号線を特性インピーダン
   スＺ＿０で終端できるようにした第３セラミック板２と
   、第２開口２２、２２’よりも大きい開口２３を有し該
   第２セラミック板３の上に積層され蓋板を支持すべき第
   ４セラミック板１８と、少なくとも上面にグランド面と
   なるべき導体を有し前記第１セラミック板１の底面に貼
   りつけられる底板１４と、第１セラミック板１の外縁に
   於て、信号用メタライズ配線３の外端に固定される信号
   用リードフレーム１０と、電源用メタライズ配線２６の
   外端に固定される電源用リードフレーム１２と、グラン
   ド用メタライズ配線２７の外端に固定されるグランド用
   リードフレーム１３と、電源用メタライズ配線２６、グ
   ランド用メタライズ配線２７と前記電源・グランドメタ
   ライズ面５、６、７、１６を接続するスルーホール３１
   、３２、３２’と、グランド用メタライズ配線２７と底
   板上面の導体とを接続するスルーホール３３とよりなり
   、信号用メタライズ配線３は上下のグランド・電源面と
   の間に生ずるＬ、Ｃによつて決まる特性インピーダンス
   Ｚ＿０を一定にしてある事を特徴とする集積回路用パッ
   ケージ。