WO2025243746A1 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- slits
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
- H10D1/20—Inductors
Definitions
- This disclosure relates to a semiconductor device equipped with an electromagnetic shield.
- a semiconductor device has been proposed in which an electromagnetic shield is provided between a substrate having an inductor and a circuit board on which a logic circuit is formed (see, for example, Patent Document 1).
- an electromagnetic shield makes it possible to prevent electromagnetic noise caused by the magnetic field generated in the logic circuit from reaching the inductor.
- a semiconductor device includes an electromagnetic shield and an inductor.
- the electromagnetic shield has a first slit extending in a first direction and a second slit extending in a second direction different from the first direction and intersecting the first slit, and extends along a first plane that includes the first and second directions.
- the inductor faces the electromagnetic shield in a third direction that intersects with the first plane.
- the electromagnetic shield protects the inductor from electromagnetic noise generated inside or outside the semiconductor device.
- eddy currents generated in the electromagnetic shield are attenuated, suppressing degradation of the inductor's performance.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the phase locked loop circuit shown in FIG.
- FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the voltage-controlled oscillator shown in FIG.
- FIG. 4 is a perspective view showing an example of the configuration of the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 5 is an enlarged perspective view showing some components of the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 6 is a plan view showing an example of the configuration of the electromagnetic shield shown in FIG. 7A and 7B are schematic diagrams showing an example of the direction of current flowing through the inductor shown in FIG. 5 and an example of eddy current induced in the electromagnetic shield shown in FIG.
- FIG. 7A and 7B are schematic diagrams showing an example of the direction of current flowing through the inductor shown in FIG. 5 and an example of eddy current induced in the electromagnetic shield shown in FIG.
- FIG. 8 is a perspective view showing an example of an electromagnetic shield and an inductor as a reference example.
- FIG. 9 is a plan view illustrating a configuration example of an electromagnetic shield according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 10 is a plan view illustrating a configuration example of an electromagnetic shield according to a first modification of the present disclosure.
- FIG. 11 is a plan view illustrating a configuration example of an electromagnetic shield according to a second modification of the present disclosure.
- FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration example of an inductor according to a third modified example of the present disclosure.
- FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between the Q value of the inductor and the frequency of the AC signal in the example.
- First embodiment (example of a semiconductor device in which an electromagnetic shield with a slit is inserted between an inductor and a circuit) 1.1.
- Configuration example of semiconductor device 1.2.
- Configuration example of phase locked loop circuit 1.3.
- Configuration example of phase locked loop circuit 1.4.
- Actions and effects 2.
- Second embodiment (example of electromagnetic shield disposed between inductor and circuit) 2.1.
- Modification example 3 Other modifications 4.
- FIG. 1 is a block diagram showing one configuration example of the semiconductor device 100.
- the semiconductor device 100 may be, for example, a device equipped with an imaging element or an LSI (Large Scale Integration).
- the semiconductor device 100 includes multiple stacked semiconductor chips, such as an upper chip 110 and a lower chip 150.
- the upper chip 110 includes a logic circuit 111.
- the lower chip 150 includes a logic circuit 151 and a phase-locked loop 200. While FIG. 1 illustrates an example in which the semiconductor device 100 includes two semiconductor chips (i.e., the upper chip 110 and the lower chip 150), the semiconductor device 100 may include three or more semiconductor chips.
- the logic circuit 111 executes predetermined processing.
- the logic circuit 111 transmits and receives data to and from the logic circuit 151 provided on the lower chip 150 via signal lines 119.
- the logic circuit 111 may be, for example, a pixel circuit or a vertical drive circuit that drives the pixel circuit.
- Logic circuit 151 executes predetermined processing in synchronization with clock signal CLKout from phase-locked loop 200.
- Logic circuit 151 may be, for example, an AD (Analog to Digital) converter or a horizontal drive circuit that drives the AD converter.
- AD Analog to Digital
- a clock signal CLKin with a predetermined period generated by an external crystal oscillator or the like is input to the phase-locked loop 200.
- the phase-locked loop 200 multiplies the clock signal CLKin by a predetermined multiplication ratio and outputs the resulting clock signal CLKout to the logic circuit 151 via signal line 209.
- phase locked loop circuit is a block diagram showing an example of the configuration of the phase locked loop 200.
- the phase locked loop 200 includes a phase comparator 210, a charge pump 220, a frequency divider 230, and a voltage controlled oscillator 240.
- Phase comparator 210 compares the phase of clock signal CLKin from crystal oscillator 152 with the phase of clock signal CLKfb from frequency divider 230. Based on the comparison result, phase comparator 210 generates detection signals UP and DN indicating the phase difference between clock signal CLKin and clock signal CLKfb, and supplies these to charge pump 220. For example, the difference between the pulse width of detection signal UP and the pulse width of detection signal DN indicates the phase difference between clock signal CLKin and clock signal CLKfb.
- the charge pump 220 generates a control signal Vc whose voltage corresponds to the phase difference indicated by the detection signal UP and the detection signal DN.
- the charge pump 220 supplies the control signal Vc to the voltage-controlled oscillator 240.
- the voltage-controlled oscillator 240 generates a clock signal CLKout with a frequency corresponding to the voltage of the control signal Vc, and supplies the clock signal CLKout to the frequency divider 230 and the logic circuit 151.
- the clock signal CLKout is, for example, a single-ended signal or a differential signal.
- the frequency divider 230 divides the clock signal CLKout from the voltage-controlled oscillator 240 by a predetermined division ratio.
- the frequency divider 230 feeds the divided signal back to the phase comparator 210 as the clock signal CLKfb.
- the phase-locked loop 200 can generate a signal that is a multiplication of the clock signal CLKin.
- Example of voltage-controlled oscillator configuration 3 is a circuit diagram showing an example configuration of voltage-controlled oscillator 240.
- Voltage-controlled oscillator 240 includes amplifier circuit 241, inductor 250, and variable capacitor 242.
- Variable capacitor 242 and inductor 250 are connected in parallel to amplifier circuit 241.
- electromagnetic shield 260 is layered above inductor 250, with the direction from lower chip 150 toward upper chip 110 being the upward direction.
- the variable capacitance 242 is a capacitor whose capacitance changes depending on the voltage of the control signal Vc from the charge pump 220.
- a varicap diode is used as the variable capacitance 242.
- Inductor 250 resonates with variable capacitor 242 to generate a clock signal. Inductor 250 also generates a magnetic field in the upward or downward direction.
- the amplifier circuit 241 amplifies the signal generated by the LC resonant circuit consisting of the variable capacitor 242 and the inductor 250, and supplies the amplified signal to the frequency divider 230 and the logic circuit 151 as the clock signal CLKout.
- the electromagnetic shield 260 has multiple slits formed in a direction parallel to the substrate plane of each of the upper chip 110 and the lower chip 150.
- a predetermined fixed potential e.g., ground potential
- the electromagnetic shield 260 blocks electromagnetic noise caused by the magnetic field generated in the logic circuit 111. Therefore, the inductor 250 is protected from electromagnetic noise resulting from the magnetic field generated in the logic circuit 111.
- electromagnetic shield 260 functions as a magnetic field shield that blocks only electromagnetic noise caused by electromagnetic induction. If it is necessary to also block electromagnetic noise caused by electrostatic induction, a fixed potential is applied to electromagnetic shield 260.
- the electromagnetic shield 260 is placed above the inductor 250 within the voltage-controlled oscillator 240, it may also be placed above an inductor provided in a circuit other than the voltage-controlled oscillator 240, such as a buffer circuit or clock distribution circuit.
- FIG. 4 is a perspective view showing an example configuration of the semiconductor device 100.
- FIG. 5 is a perspective view showing an example configuration of the electromagnetic shield 260 and inductor 250 provided on the lower chip 150 of the semiconductor device 100.
- FIG. 6 is a plan view showing an example configuration of the electromagnetic shield 260.
- upper chip 110 and lower chip 150 each extend along an XY plane including the X-axis direction and the Y-axis direction which are orthogonal to each other. Upper chip 110 and lower chip 150 are stacked in the Z-axis direction.
- the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are examples of configurations corresponding to the "first direction,”"seconddirection," and "third direction” according to an embodiment of the present disclosure.
- the XY plane is an example of configurations corresponding to the "first plane” according to an embodiment of the present disclosure.
- the upper chip 110 is provided with the logic circuit 111.
- the lower chip 150 is provided with, in addition to the logic circuit 151, the inductor 250 that constitutes the voltage-controlled oscillator 240, and the electromagnetic shield 260.
- the inductor 250 is provided adjacent to the logic circuit 151 in the XY plane.
- the electromagnetic shield 260 is disposed above the inductor 250 so as to overlap with the inductor 250 in the Z-axis direction. Therefore, the logic circuit 111 is disposed on the opposite side of the inductor 250 in the Z-axis direction as viewed from the electromagnetic shield 260.
- the electromagnetic shield 260 is inserted between the inductor 250 and the logic circuit 111 of the upper chip 110 in the Z-axis direction.
- the electromagnetic shield 260, the inductor 250, the logic circuit 111, and the upper chip 110 are each an example configuration corresponding to an "electromagnetic shield,”"inductor,””circuit,” and “circuit board” as an embodiment of the present disclosure.
- Figure 4 illustrates an example in which the electromagnetic shield 260 is placed between the inductor 250 and the logic circuit 111
- the electromagnetic shield 260 may also be placed between the inductor 250 and a circuit other than the logic circuit 111.
- the electromagnetic shield 260 has a plurality of first slits 261 and one second slit 262.
- Each of the plurality of first slits 261 extends, for example, in the X-axis direction. Therefore, the plurality of first slits 261 extend substantially parallel to one another without intersecting with one another and are aligned in the Y-axis direction.
- the plurality of first slits 261 all have the same length L1 in the X-axis direction and the same width W1 in the Y-axis direction.
- the plurality of first slits 261 are aligned in the Y-axis direction, for example, at substantially equal intervals D1. Furthermore, the second slit 262 extends in the Y-axis direction. The second slit 262 intersects with each of the plurality of first slits 261 at their respective central positions in the X-axis direction.
- the portion of the electromagnetic shield 260 other than the first slits 261 and the second slit 262 is a shielding portion 269. Therefore, the portion of the electromagnetic shield 260 other than the shielding portion 269 is open.
- the first slits 261 and the second slits 262 may be filled with a non-magnetic material.
- the shielding portion 269 may be made of, for example, a metal, specifically, a simple substance such as Cu (copper), Al (aluminum), Ag (silver), or Fe (iron), or an alloy containing these elements.
- the length L1 of the first slit 261 and the length L2 of the second slit 262 are, for example, 200 ⁇ m, the width W1 is, for example, 1 ⁇ m, and the distance D1 is, for example, 10 ⁇ m.
- Inductor 250 is a spiral coil including a winding portion wound along a plane parallel to the XY plane.
- first slit 261 and second slit 262 of electromagnetic shield 260 are provided at positions overlapping inductor 250 in the Z-axis direction.
- region 260R in which first slit 261 and second slit 262 are formed in electromagnetic shield 260 preferably overlaps with the entire inductor 250 in the Z-axis direction.
- the center position of region 260R in the XY plane preferably substantially coincides with the center position of inductor 250 in the XY plane.
- [1.4. Action and Effect] 7 is a schematic diagram showing an example of the direction of current flowing through inductor 250 and an example of eddy current induced in electromagnetic shield 260.
- Inductor 250 includes first terminal 501 and second terminal 502. When current I flows through inductor 250 from first terminal 501 to second terminal 502, current I flows clockwise through inductor 250 as indicated by the arrow in FIG. 7. As a result, as shown in FIG. 7, magnetic flux BF is generated from inductor 250, and eddy current Ie is induced in electromagnetic shield 260 by magnetic flux BF. Eddy current Ie reduces the Q value of inductor 250.
- electromagnetic shield 260 is provided with second slits 262 in addition to first slits 261, so that eddy current Ie can be sufficiently attenuated.
- FIG 8 is a perspective view showing an electromagnetic shield 1260 as a reference example.
- Electromagnetic shield 1260 has multiple first slits 261 but no second slits 262. Apart from this, the configuration of electromagnetic shield 1260 is substantially the same as that of electromagnetic shield 260.
- current I flows from first terminal 501 to second terminal 502 in inductor 250 in Figure 8, magnetic flux BF is generated from inductor 250.
- eddy current Ie is induced in electromagnetic shield 1260.
- electromagnetic shield 1260 does not have second slits 262
- multiple eddy currents Iex are induced in electromagnetic shield 1260, drawing large elliptical loops around each of the multiple first slits 261.
- the electromagnetic shield 260 of this embodiment shown in Figure 7 is provided with second slits 262 that extend in the Y-axis direction, which is different from the extension direction of each of the multiple first slits 261.
- second slits 262 that extend in the Y-axis direction, which is different from the extension direction of each of the multiple first slits 261.
- the electromagnetic shield 260 is provided between the inductor 250 and the logic circuit 111 of the upper chip 110 in the Z-axis direction. As a result, electromagnetic noise caused by the magnetic field generated in the logic circuit 111 is blocked by the electromagnetic shield 260, preventing it from reaching the inductor 250. In other words, the inductor 250 can be protected from electromagnetic noise caused by the magnetic field generated in the logic circuit 111.
- multiple first slits 261 are provided in the electromagnetic shield 260, so that some of the multiple eddy currents Ie induced in the electromagnetic shield 260 by the magnetic flux BF caused by the inductor 250 cancel each other out.
- second slits 262 are provided in the electromagnetic shield 260, so the eddy current Ie can be subdivided. As a result, the eddy current Ie can be attenuated, and the Q value of the inductor 250 can be prevented from decreasing due to eddy current loss.
- the semiconductor device 100 of this embodiment can demonstrate excellent performance.
- Fig. 9 is a schematic diagram showing an example of the planar configuration of the electromagnetic shield 270. Note that Fig. 9 corresponds to Fig. 6 which shows an example of the configuration of the electromagnetic shield 260 according to the first embodiment.
- the electromagnetic shield 270 can be applied to the semiconductor device 100 described in the first embodiment.
- the electromagnetic shield 270 has a plurality of third slits 263 in addition to the first slits 261 and the second slits 262. Except for the above points, the configuration of the electromagnetic shield 270 is substantially the same as the configuration of the electromagnetic shield 260. Note that while FIG. 9 illustrates an example in which a plurality of third slits 263 are provided, this embodiment is not limited to this, and only one third slit 263 may be provided.
- Each of the multiple third slits 263 is located between two adjacent first slits 261 in the Y-axis direction, extends in the X-axis direction, and intersects with the second slits 262.
- the length L3 of the third slit 263 in the X-axis direction is shorter than the length L1 of the first slit 261 in the X-axis direction (L1 > L3).
- the length L3 of the third slit 263 can be set to, for example, 100 ⁇ m.
- the widths W3 of the multiple third slits 263 in the Y-axis direction may be equal to or different from each other.
- the width W3 of the third slit 263 in the Y-axis direction may be the same as or different from the width W1 of the first slit 261 in the Y-axis direction.
- the widths W1 and W3 can be set to, for example, 1 ⁇ m.
- the electromagnetic shield 270 of this embodiment further includes the third slits 263 in addition to the first slits 261 and the second slits 262, thereby effectively reducing eddy currents while suppressing an increase in the aperture ratio. That is, compared to the electromagnetic shield 260 of the first embodiment, which includes multiple first slits 261 each having a length L1 extending in the X-axis direction, the electromagnetic shield 270 includes a mixture of first slits 261 each having a length L1 and third slits 263 each having a length L3 extending in the X-axis direction, thereby attenuating eddy currents and ensuring a large area for the shielding portion 269.
- Increasing the area of the shielding portion 269 in the electromagnetic shield 270 increases the mechanical strength of the electromagnetic shield 270. This is advantageous for reducing the thickness of the electromagnetic shield 270. Furthermore, inserting the short third slits 263 is more likely to achieve overall flatness for the electromagnetic shield 270 than forming multiple long first slits 261.
- Fig. 10 is a schematic diagram showing an example of the planar configuration of the electromagnetic shield 270A. Note that Fig. 10 corresponds to Fig. 6 which shows the example of the planar configuration of the electromagnetic shield 260 according to the first embodiment.
- multiple third slits 263 are arranged between two adjacent first slits 261 lined up in the Y-axis direction. Note that in Figure 10, two third slits 263 are arranged between two adjacent first slits 261 in the Y-axis direction, but the number is not limited to two and can be selected arbitrarily.
- the electromagnetic shield 270A of variant 2-1 is expected to have the same effects as the electromagnetic shield 270 of the second embodiment ( Figure 9).
- the length of each of the multiple first slits 261 may be adjusted to form a substantially circular region 260R that matches the planar shape of the inductor 250.
- the inductor of the present disclosure is not limited to this.
- the inductor of the present disclosure may be a transformer or balun in which two spiral coils C1 and C2 are stacked in the Z-axis direction, as shown in FIG. 12.
- the inductor 250 that constitutes the voltage-controlled oscillator 240 was described, but the inductor of the present disclosure may also be an inductor that constitutes a circuit such as an LNA (low noise amplifier), PA (power amplifier), LC filter, or power splitter/combiner.
- LNA low noise amplifier
- PA power amplifier
- LC filter or power splitter/combiner.
- the first slit and the second slit are perpendicular to each other, but the first slit and the second slit may intersect at an angle other than 90°.
- the length of each of the multiple first slits can be set arbitrarily, and the length of some of the multiple first slits may be different from the length of the other first slits. Alternatively, the lengths of all of the first slits may be different from each other.
- the shape of each of the first to third slits is not limited to a rectangle, and may be another shape.
- Example 1 a semiconductor device using the electromagnetic shield 260 is referred to as Example 1
- Example 2 a semiconductor device using the electromagnetic shield 270 as Example 2
- Example 1260 a semiconductor device using the electromagnetic shield 1260 as Reference Example 1.
- the magnitudes of eddy currents induced in the electromagnetic shields 260, 270, and 1260 when a constant current I is passed through the inductor 250 were compared.
- the Q values (where the AC signal frequency f is 12.6 GHz and the inductance L is 1 nH) of the inductors 250 arranged directly below the electromagnetic shields 260, 270, and 1260 were compared.
- the outer diameter of the inductor 250 was set to 110 ⁇ m.
- the length L1 of the first slits 261 and the length L2 of the second slits 262 of the electromagnetic shields 260 and 270 were both 200 ⁇ m.
- the length L3 of the third slits 263 of the electromagnetic shield 270 was both 100 ⁇ m.
- the widths W1 to W3 were all 1 ⁇ m.
- the spacing D1 was 10 ⁇ m.
- the spacing between the first slits 261 and the third slits 263 was 4.5 ⁇ m.
- the results are shown in Table 1 and FIG. 13.
- the horizontal axis represents the frequency f [GHz] of the AC signal
- the vertical axis represents the Q value of the inductor 250.
- the curve representing the Q value of Example 1 is represented by a solid line
- the curve representing the Q value of Example 2 is represented by a dashed line
- the curve representing the Q value of Reference Example 1 (electromagnetic shield 1260) is represented by a dashed line.
- Table 1 also shows values normalized by setting the area of the slit, the peak value of the eddy current, and the integral value of the eddy current in Reference Example 1 (electromagnetic shield 1260) to 1.
- Example 2 As shown in Table 1, it was found that in Examples 1 and 2, the peak value of the eddy current was reduced more than in the reference example, while the Q value of the inductor 250 was improved. In particular, in Example 2, the third slit 263 was provided, which made it possible to further reduce the peak value and integral value of the eddy current, while further improving the Q value of the inductor 250.
- a semiconductor device according to the present disclosure having the following configuration can have excellent performance.
- the effects achieved by the technology according to the present disclosure are not necessarily limited to the effects described herein, and may be any of the effects described in the present disclosure.
- an electromagnetic shield having a first slit extending in a first direction and a second slit extending in a second direction different from the first direction and intersecting the first slit, the electromagnetic shield extending along a first plane including the first direction and the second direction; an inductor facing the electromagnetic shield in a third direction intersecting the first surface.
- ⁇ 2> The semiconductor device according to ⁇ 1> above, further comprising: a circuit board having a circuit arranged on the opposite side of the inductor as viewed from the electromagnetic shield in the third direction.
- the electromagnetic shield has a plurality of the first slits.
- ⁇ 4> The semiconductor device according to ⁇ 3> above, wherein the plurality of first slits are arranged in the second direction at substantially equal first intervals.
- the electromagnetic shield further includes a third slit that is provided between two of the first slits that are adjacent to each other in the second direction, extends in the first direction, and intersects with the second slits;
- ⁇ 6> The semiconductor device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the inductor is a spiral coil wound along a plane parallel to the first plane.
- ⁇ 8> The semiconductor device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the second slit intersects with the first slit at a center position of the first slit in the first direction.
Landscapes
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Abstract
半導体装置は、電磁シールドと、インダクタとを備える。電磁シールドは、第1方向に延びる第1スリットと、第1方向と異なる第2方向に延びると共に第1スリットと交差する第2スリットとを有し、第1方向および第2方向を含む第1の面に沿って延在する。インダクタは、第1の面と交差する第3方向において電磁シールドと対向する。
Description
本開示は、電磁シールドを備える半導体装置に関する。
インダクタを有する基板と、論理回路が形成された回路基板との間に電磁シールドを設けるようにした半導体装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。この半導体装置では、電磁シールドを設けることにより、論理回路で生じる磁界による電磁ノイズがインダクタに及ぶのを抑制することができる。
ところで、このような半導体装置においては、さらなる品質の向上が求められている。
よって、優れた性能を有する半導体装置が望まれる。
本開示の一実施形態に係る半導体装置は、電磁シールドと、インダクタとを備える。電磁シールドは、第1方向に延びる第1スリットと、第1方向と異なる第2方向に延びると共に第1スリットと交差する第2スリットとを有し、第1方向および第2方向を含む第1の面に沿って延在する。インダクタは、第1の面と交差する第3方向において電磁シールドと対向する。
本開示の一実施形態に係る半導体装置では、電磁シールドによって、その半導体装置の内部または外部で発生する電磁ノイズからインダクタが保護される。加えて、電磁シールドに生じる渦電流が減衰され、インダクタの性能低下が抑制される。
以下、本開示における実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下で説明する実施形態は本開示の一具体例であって、本開示にかかる技術が以下の態様に限定されるわけではない。また、本開示の各構成要素の配置、寸法、及び寸法比等についても、各図に示す様態に限定されるわけではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(インダクタと回路との間にスリット付きの電磁シールドを挿入した半導体装置の例)
1.1.半導体装置の構成例
1.2.位相同期回路の構成例
1.3.位相同期回路の構成例
1.4.作用効果
2.第2の実施形態(インダクタと回路との間に配置される電磁シールドの例)
2.1.構成例
2.2.作用効果
2.3.変形例
3.その他の変形例
4.実施例
1.第1の実施形態(インダクタと回路との間にスリット付きの電磁シールドを挿入した半導体装置の例)
1.1.半導体装置の構成例
1.2.位相同期回路の構成例
1.3.位相同期回路の構成例
1.4.作用効果
2.第2の実施形態(インダクタと回路との間に配置される電磁シールドの例)
2.1.構成例
2.2.作用効果
2.3.変形例
3.その他の変形例
4.実施例
<1.第1の実施形態>
[1.1.半導体装置の構成例]
まず、図1を参照して、本開示の第1の実施形態に係る半導体装置100の構成例について説明する。 図1は、半導体装置100の一構成例を示すブロック図である。半導体装置100としては、例えば撮像素子やLSI(Large Scale Integration)などを搭載した装置が想定される。半導体装置100は、上部チップ110および下部チップ150などの、積層された複数の半導体チップを備えている。上部チップ110には、論理回路111が配置されている。また、下部チップ150には、論理回路151および位相同期回路200が配置されている。なお、図1では、半導体装置100が2つの半導体チップ(すなわち上部チップ110および下部チップ150)を備える場合を例示しているが、半導体装置100は3以上の半導体チップを備えていてもよい。
[1.1.半導体装置の構成例]
まず、図1を参照して、本開示の第1の実施形態に係る半導体装置100の構成例について説明する。 図1は、半導体装置100の一構成例を示すブロック図である。半導体装置100としては、例えば撮像素子やLSI(Large Scale Integration)などを搭載した装置が想定される。半導体装置100は、上部チップ110および下部チップ150などの、積層された複数の半導体チップを備えている。上部チップ110には、論理回路111が配置されている。また、下部チップ150には、論理回路151および位相同期回路200が配置されている。なお、図1では、半導体装置100が2つの半導体チップ(すなわち上部チップ110および下部チップ150)を備える場合を例示しているが、半導体装置100は3以上の半導体チップを備えていてもよい。
論理回路111は、所定の処理を実行するものである。論理回路111は、下部チップ150に設けられた論理回路151との間で信号線119を介してデータを送受信する。論理回路111としては、例えば、画素回路や、その画素回路を駆動する垂直駆動回路が想定される。
論理回路151は、位相同期回路200からのクロック信号CLKoutに同期して、所定の処理を実行するものである。論理回路151としては、例えば、AD(Analog to Digital)変換器や、そのAD変換器を駆動する水平駆動回路が想定される。
位相同期回路200には、外部の水晶発振器などにより生成された所定の周期のクロック信号CLKinが入力される。位相同期回路200は、クロック信号CLKinを所定の逓倍比で逓倍してクロック信号CLKoutとして論理回路151に信号線209を介して出力する。
[1.2.位相同期回路の構成例]
図2は、位相同期回路200の一構成例を示すブロック図である。位相同期回路200は、位相比較器210と、チャージポンプ220と、分周器230と、電圧制御発振器240とを備える。
図2は、位相同期回路200の一構成例を示すブロック図である。位相同期回路200は、位相比較器210と、チャージポンプ220と、分周器230と、電圧制御発振器240とを備える。
位相比較器210は、水晶発振器152からのクロック信号CLKinの位相と、分周器230からのクロック信号CLKfbの位相とを比較する。位相比較器210は、比較結果に基づき、クロック信号CLKinの位相とクロック信号CLKfbの位相との位相差を示す検出信号UPおよび検出信号DNをそれぞれ生成してチャージポンプ220に供給する。例えば、検出信号UPのパルス幅と検出信号DNのパルス幅との差が、クロック信号CLKinの位相とクロック信号CLKfbの位相との位相差を示す。
チャージポンプ220は、検出信号UPおよび検出信号DNの示す位相差に応じた電圧の制御信号Vcを生成する。チャージポンプ220は、制御信号Vcを電圧制御発振器240に供給する。
電圧制御発振器240は、制御信号Vcの電圧に応じた周波数のクロック信号CLKoutを生成し、クロック信号CLKoutを分周器230および論理回路151に供給する。クロック信号CLKoutは、例えばシングルエンド信号または差動信号である。
分周器230は、電圧制御発振器240からのクロック信号CLKoutを所定の分周比で分周するものである。分周器230は、分周した信号をクロック信号CLKfbとして位相比較器210に帰還させる。このように電圧制御発振器240からのクロック信号CLKoutを分周した信号を位相比較器210に帰還させることにより、位相同期回路200は、クロック信号CLKinを逓倍した信号を生成することができる。
[1.3.電圧制御発振器の構成例]
図3は、電圧制御発振器240の一構成例を示す回路図である。電圧制御発振器240は、増幅回路241と、インダクタ250と、可変容量242とを備える。可変容量242およびインダクタ250は、増幅回路241に並列に接続される。また、下部チップ150から上部チップ110に向かう方向を上方向として、インダクタ250の上方に電磁シールド260が積層される。
図3は、電圧制御発振器240の一構成例を示す回路図である。電圧制御発振器240は、増幅回路241と、インダクタ250と、可変容量242とを備える。可変容量242およびインダクタ250は、増幅回路241に並列に接続される。また、下部チップ150から上部チップ110に向かう方向を上方向として、インダクタ250の上方に電磁シールド260が積層される。
可変容量242は、チャージポンプ220からの制御信号Vcの電圧に応じて電気容量が変化するキャパシタである。例えば、バリキャップダイオードが可変容量242として用いられる。
インダクタ250は、可変容量242と共振してクロック信号を生成するものである。また、インダクタ250は、上方向または下方向への磁界を生成する。
増幅回路241は、可変容量242およびインダクタ250からなるLC共振回路により生成された信号を増幅し、増幅された信号をクロック信号CLKoutとして分周器230および論理回路151に供給する。
電磁シールド260は、上部チップ110および下部チップ150のそれぞれの基板平面に対して平行な方向に沿って形成された複数のスリットを有する。電磁シールド260には、所定の固定電位(例えば、グランド電位)が印加される。電磁シールド260により、論理回路111で発生した磁界による電磁ノイズが遮蔽される。よって、論理回路111で発生した磁界に起因する電磁ノイズからインダクタ250が保護される。
なお、電磁シールド260の電位を固定電位としているが、浮動電位としてもよい。この場合には、電磁シールド260は、電磁誘導による電磁ノイズのみを遮蔽する磁界シールドとして機能する。静電誘導による電磁ノイズも遮蔽する必要がある場合には、電磁シールド260に固定電位が印加される。
また、電磁シールド260を電圧制御発振器240内のインダクタ250の上方に配置しているが、電圧制御発振器240以外の回路、例えばバッファ回路やクロック分配回路などに設けられたインダクタの上方に配置してもよい。
図4は、半導体装置100の一構成例を表す斜視図である。また、図5は、半導体装置100のうちの下部チップ150に設けられた電磁シールド260およびインダクタ250の一構成例を表す斜視図である。さらに、図6は、電磁シールド260の一構成例を表す平面図である。
図4に示したように、半導体装置100では、上部チップ110および下部チップ150のそれぞれが、互いに直交するX軸方向およびY軸方向を含む、XY平面に沿って延在している。上部チップ110と下部チップ150とはZ軸方向に積層されている。
なお、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向のそれぞれは、本開示の一実施態様としての「第1方向」、「第2方向」、「第3方向」に対応する一構成例である。また、XY平面は、本開示の一実施態様としての「第1の面」に対応する一構成例である。
なお、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向のそれぞれは、本開示の一実施態様としての「第1方向」、「第2方向」、「第3方向」に対応する一構成例である。また、XY平面は、本開示の一実施態様としての「第1の面」に対応する一構成例である。
上記したように、上部チップ110には論理回路111が設けられている。一方、下部チップ150には、論理回路151のほか、電圧制御発振器240を構成するインダクタ250と、電磁シールド260とが設けられている。下部チップ150において、インダクタ250はXY面において論理回路151と隣り合うように設けられている。また、電磁シールド260は、Z軸方向にインダクタ250と重なり合うようにインダクタ250の上方に配置されている。したがって、論理回路111は、Z軸方向に電磁シールド260から見てインダクタ250と反対側に配置されている。すなわち、電磁シールド260は、Z軸方向においてインダクタ250と上部チップ110の論理回路111との間に挿入されている。
ここで、電磁シールド260、インダクタ250、論理回路111、上部チップ110のそれぞれは、本開示の一実施態様としての「電磁シールド」、「インダクタ」、「回路」、「回路基板」に対応する一構成例である。
ここで、電磁シールド260、インダクタ250、論理回路111、上部チップ110のそれぞれは、本開示の一実施態様としての「電磁シールド」、「インダクタ」、「回路」、「回路基板」に対応する一構成例である。
なお、図4では、電磁シールド260をインダクタ250と論理回路111との間に配置する場合を例示しているが、電磁シールド260をインダクタ250と論理回路111以外の他の回路との間に配置するようにしてもよい。
(電磁シールド)
図6に示したように、電磁シールド260は、複数の第1スリット261と、1つの第2スリット262とを有する。複数の第1スリット261のそれぞれは、例えばX軸方向に延在している。したがって、複数の第1スリット261は互いに交わることなく実質的に互いに平行に延在しており、Y軸方向に並んでいる。なお、図6に示した例では、複数の第1スリット261は、いずれもX軸方向の長さL1が互いに等しく、Y軸方向の幅W1も互いに等しい。複数の第1スリット261は、例えば実質的に等しい間隔D1でY軸方向に並んでいる。また、第2スリット262は、Y軸方向に延在している。第2スリット262は、複数の第1スリット261のそれぞれのX軸方向の中心位置において複数の第1スリット261のそれぞれと交差している。電磁シールド260のうち、第1スリット261および第2スリット262以外の部分は遮蔽部269である。したがって、電磁シールド260のうち、遮蔽部269以外の部分が開口された状態となっている。ただし、第1スリット261および第2スリット262は、非磁性材料により充填されていてもよい。遮蔽部269は、例えば金属、具体的にはCu(銅),Al(アルミニウム),Ag(銀),Fe(鉄)などの単体、またはそれらの元素を含む合金により構成することができる。なお、第1スリット261の長さL1および第2スリット262の長さL2は例えば200μmであり、幅W1は例えば1μmであり、間隔D1は例えば10μmである。
図6に示したように、電磁シールド260は、複数の第1スリット261と、1つの第2スリット262とを有する。複数の第1スリット261のそれぞれは、例えばX軸方向に延在している。したがって、複数の第1スリット261は互いに交わることなく実質的に互いに平行に延在しており、Y軸方向に並んでいる。なお、図6に示した例では、複数の第1スリット261は、いずれもX軸方向の長さL1が互いに等しく、Y軸方向の幅W1も互いに等しい。複数の第1スリット261は、例えば実質的に等しい間隔D1でY軸方向に並んでいる。また、第2スリット262は、Y軸方向に延在している。第2スリット262は、複数の第1スリット261のそれぞれのX軸方向の中心位置において複数の第1スリット261のそれぞれと交差している。電磁シールド260のうち、第1スリット261および第2スリット262以外の部分は遮蔽部269である。したがって、電磁シールド260のうち、遮蔽部269以外の部分が開口された状態となっている。ただし、第1スリット261および第2スリット262は、非磁性材料により充填されていてもよい。遮蔽部269は、例えば金属、具体的にはCu(銅),Al(アルミニウム),Ag(銀),Fe(鉄)などの単体、またはそれらの元素を含む合金により構成することができる。なお、第1スリット261の長さL1および第2スリット262の長さL2は例えば200μmであり、幅W1は例えば1μmであり、間隔D1は例えば10μmである。
(インダクタ)
インダクタ250は、XY面に平行な面に沿って巻回する巻回部分を含むスパイラルコイルである。図5に示したように、インダクタ250とZ軸方向において重なり合う位置に、電磁シールド260の第1スリット261および第2スリット262が設けられている。なお、電磁シールド260において第1スリット261および第2スリット262が形成されている領域260R(図6参照)は、インダクタ250の全ての部分とZ軸方向に重なり合っているとよい。また、領域260RのXY面内の中心位置は、インダクタ250のXY面内の中心位置と実質的に一致しているとよい。
インダクタ250は、XY面に平行な面に沿って巻回する巻回部分を含むスパイラルコイルである。図5に示したように、インダクタ250とZ軸方向において重なり合う位置に、電磁シールド260の第1スリット261および第2スリット262が設けられている。なお、電磁シールド260において第1スリット261および第2スリット262が形成されている領域260R(図6参照)は、インダクタ250の全ての部分とZ軸方向に重なり合っているとよい。また、領域260RのXY面内の中心位置は、インダクタ250のXY面内の中心位置と実質的に一致しているとよい。
[1.4.作用効果]
図7は、インダクタ250に流れる電流の方向の一例および電磁シールド260に誘導される渦電流の一例をそれぞれ表す模式図である。インダクタ250は第1端子501および第2端子502を含んでいる。インダクタ250に対し、第1端子501から第2端子502へ向けて電流Iを流すと、図7に矢印で示したように時計回りに電流Iがインダクタ250を流れるようになっている。その結果、図7に示したように、インダクタ250から磁束BFが発生し、磁束BFによって電磁シールド260に渦電流Ieが誘導される。渦電流Ieはインダクタ250のQ値を低下させる要因となるが、半導体装置100では、電磁シールド260が第1スリット261に加えて第2スリット262を設けるようにしているので、渦電流Ieを十分に減衰させることができる。
図7は、インダクタ250に流れる電流の方向の一例および電磁シールド260に誘導される渦電流の一例をそれぞれ表す模式図である。インダクタ250は第1端子501および第2端子502を含んでいる。インダクタ250に対し、第1端子501から第2端子502へ向けて電流Iを流すと、図7に矢印で示したように時計回りに電流Iがインダクタ250を流れるようになっている。その結果、図7に示したように、インダクタ250から磁束BFが発生し、磁束BFによって電磁シールド260に渦電流Ieが誘導される。渦電流Ieはインダクタ250のQ値を低下させる要因となるが、半導体装置100では、電磁シールド260が第1スリット261に加えて第2スリット262を設けるようにしているので、渦電流Ieを十分に減衰させることができる。
図8は、参考例としての電磁シールド1260を表す斜視図である。電磁シールド1260は、複数の第1スリット261を有するものの、第2スリット262を有しない。その点を除き、電磁シールド1260の構成は電磁シールド260の構成と実質的に同じである。図8のインダクタ250に第1端子501から第2端子502へ向けて電流Iが流れるとインダクタ250から磁束BFが発生する。その結果、電磁シールド1260に渦電流Ieが誘導される。ところが電磁シールド1260には第2スリット262が存在しないので、電磁シールド1260では、複数の第1スリット261のそれぞれの周囲に大きな楕円形状のループを描くように複数の渦電流Iexが誘導される。
これに対し、図7の本実施形態の電磁シールド260では、複数の第1スリット261のそれぞれの延在方向と異なるY軸方向に延びる第2スリット262をさらに設けるようにしたので、X軸方向に延びる大きな楕円形状の渦電流Ieのかわりに、X軸方向に細分化された2つの小さな楕円形状のループを描く渦電流Ieが誘導されることとなる。したがって、そのため、電磁シールド260に誘導される渦電流Ieのピーク値および積分値が減衰され、インダクタ250のQ値が渦電流損失によって低下するのを抑えることができる。
以上説明したように、半導体装置100では、Z軸方向においてインダクタ250と上部チップ110の論理回路111との間に電磁シールド260を設けるようにしている。このため、論理回路111で発生した磁界による電磁ノイズが電磁シールド260により遮蔽され、インダクタ250に及ぶのを防ぐことができる。すなわち、論理回路111で発生した磁界に起因する電磁ノイズからインダクタ250を保護することができる。
また、半導体装置100では、電磁シールド260に複数の第1スリット261を設けるようにしたので、インダクタ250に起因する磁束BFよって電磁シールド260に誘導される複数の渦電流Ieの一部が互いに打ち消し合うこととなる。さらに、電磁シールド260に第2スリット262を設けるようにしたので、渦電流Ieを細分化することができる。そのため、そのため、渦電流Ieを減衰させることができ、インダクタ250のQ値が渦電流損失によって低下するのを抑制することができる。
したがって、本実施形態の半導体装置100によれば、優れた性能を発揮することができる。
<2.第2の実施形態>
[2.1.構成例]
次に、図9を参照して、本開示の第2の実施形態に係る電磁シールド270について説明する。図9は、電磁シールド270の平面構成例を示す模式図である。なお、図9は、上記第1の実施形態の電磁シールド260の一構成例を表す図6に対応する。電磁シールド270は、上記第1の実施形態で説明した半導体装置100に適用され得る。
[2.1.構成例]
次に、図9を参照して、本開示の第2の実施形態に係る電磁シールド270について説明する。図9は、電磁シールド270の平面構成例を示す模式図である。なお、図9は、上記第1の実施形態の電磁シールド260の一構成例を表す図6に対応する。電磁シールド270は、上記第1の実施形態で説明した半導体装置100に適用され得る。
図9に示したように、電磁シールド270は、第1スリット261および第2スリット262に加え、複数の第3スリット263をさらに有する。上記の点を除き、電磁シールド270の構成は、電磁シールド260の構成と実質的に同じである。なお、図9では、第3スリット263を複数設ける場合を例示しているが、本実施形態はこれに限定されず、第3スリット263を1つのみを設けるようにしてもよい。
複数の第3スリット263のそれぞれは、Y軸方向に隣り合う2つの第1スリット261の間に設けられ、X軸方向に延びると共に第2スリット262と交差している。第3スリット263のX軸方向の長さL3は、第1スリット261のX軸方向の長さL1よりも短い(L1>L3)。第1スリット261の長さL1が200μmであるとき、第3スリット263の長さL3を例えば100μmとすることができる。複数の第3スリット263のY軸方向の幅W3は、互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。また、第3スリット263のY軸方向の幅W3は、第1スリット261のY軸方向の幅W1と同じであってもよいし、異なっていてもよい。幅W1および幅W3は、例えば1μmとすることができる。なお、本実施形態では、複数の第3スリット263が設けられている領域263R(図9)が、Z軸方向においてインダクタ250の全体と重なり合っているとよい。
[2.2.作用効果]
このように、本実施形態の電磁シールド270によれば、第1スリット261および第2スリット262に加え、第3スリット263をさらに有するようにしたので、開口率の増大を抑えつつ渦電流を効果的に低減することができる。すなわち第1の実施形態の電磁シールド260のように、X軸方向に延びるスリットとして長さL1を有する第1スリット261を多数配置する場合と比べ、電磁シールド270では、X軸方向に延びるスリットとして長さL1を有する第1スリット261と長さL3を有する第3スリット263とを混在させることで、渦電流を減衰させつつ遮蔽部269の面積を大きく確保することができる。電磁シールド270では、遮蔽部269の面積を大きくすることで、電磁シールド270の機械的強度を高めることができる。その結果、電磁シールド270の薄型化に有利である。また、長い第1スリット261を多数形成するよりも、短い第3スリット263を挿入することで電磁シールド270の全体に亘る平坦性が得られやすい。
このように、本実施形態の電磁シールド270によれば、第1スリット261および第2スリット262に加え、第3スリット263をさらに有するようにしたので、開口率の増大を抑えつつ渦電流を効果的に低減することができる。すなわち第1の実施形態の電磁シールド260のように、X軸方向に延びるスリットとして長さL1を有する第1スリット261を多数配置する場合と比べ、電磁シールド270では、X軸方向に延びるスリットとして長さL1を有する第1スリット261と長さL3を有する第3スリット263とを混在させることで、渦電流を減衰させつつ遮蔽部269の面積を大きく確保することができる。電磁シールド270では、遮蔽部269の面積を大きくすることで、電磁シールド270の機械的強度を高めることができる。その結果、電磁シールド270の薄型化に有利である。また、長い第1スリット261を多数形成するよりも、短い第3スリット263を挿入することで電磁シールド270の全体に亘る平坦性が得られやすい。
[2.3.変形例]
(変形例2-1)
図10を参照して、本開示の第2の実施形態の第1変形例(変形例2-1)に係る電磁シールド270Aについて説明する。図10は、電磁シールド270Aの平面構成例を示す模式図である。なお、図10は、上記第1の実施の形態の電磁シールド260の平面構成例を表す図6に対応する。
(変形例2-1)
図10を参照して、本開示の第2の実施形態の第1変形例(変形例2-1)に係る電磁シールド270Aについて説明する。図10は、電磁シールド270Aの平面構成例を示す模式図である。なお、図10は、上記第1の実施の形態の電磁シールド260の平面構成例を表す図6に対応する。
図10の変形例2-1の電磁シールド270Aでは、Y軸方向に隣り合う並ぶ2つの第1スリット261の間に複数の第3スリット263が配置されている。なお、図10ではY軸方向に隣り合う2つの第1スリット261の間に2つの第3スリット263が配置されているが、その数は2つに限定されず、任意に選択できる。
変形例2-1の電磁シールド270Aにおいても、上記第2の実施の形態の電磁シールド270(図9)と同様の効果が期待できる。
<3.その他の変形例>
以上、いくつかの実施形態および変形例を挙げて、本開示にかかる技術を説明した。ただし、本開示にかかる技術は、上記実施の形態等に限定されるわけではなく、種々の変形が可能である。
以上、いくつかの実施形態および変形例を挙げて、本開示にかかる技術を説明した。ただし、本開示にかかる技術は、上記実施の形態等に限定されるわけではなく、種々の変形が可能である。
例えば図11に示した電磁シールド260Aのように、インダクタ250の平面形状に合わせて略円形の領域260Rとなるように複数の第1スリット261のそれぞれの長さを調整してもよい。
また、例えば上記第1および第2の実施形態などでは、インダクタとして1つのスパイラルコイルを有するものを例示したが、本開示のインダクタはこれに限定されるものではない。本開示のインダクタは、例えば、図12に示したように、2つのスパイラルコイルC1,C2をZ軸方向に積層したトランスやバラン等であってもよい。
また、例えば上記第1の実施形態では、電圧制御発振器240を構成するインダクタ250について説明したが、本開示のインダクタは、LNA(低雑音アンプ)や、PA (電力増幅器)、あるいはLCフィルタ、パワースプリッタ・コンバイナなどの回路を構成するインダクタであってもよい。
また、例えば上記第1および第2の実施形態などでは、第1スリットと第2スリットとが互いに直交する場合を例示したが、90°以外の角度で第1スリットと第2スリットとが交差するようにしてもよい。また、複数の第1スリットのそれぞれの長さは任意に設定可能であり、複数の第1スリットのうちの一部の第1スリットの長さが他の第1スリットの長さと異なっていてもよい。または全部の第1スリットの長さが互いに異なっていてもよい。また、第1~第3スリットのそれぞれの形状は矩形に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。
<4.実施例>
ここで、シミュレーションにより、上記第1の実施形態の電磁シールド260(図4~7)と、上記第2の実施形態の電磁シールド270(図9)と、参考例としての電磁シールド1260(図12)との比較をおこなった。ここでは、電磁シールド260を用いた半導体装置を実施例1とし、電磁シールド270を用いた半導体装置を実施例2とし、電磁シールド1260を用いた半導体装置を参考例1とする。具体的には、インダクタ250に一定の電流Iを流したときに電磁シールド260,270,1260のそれぞれに誘導される渦電流の大きさを比較した。さらに、電磁シールド260,270,1260の直下にそれぞれ配置したインダクタ250のQ値(但し、交流信号の周波数f=12.6GHz、インダクタンスL=1nHとする。)を比較した。実施例1,2および参考例1では、インダクタ250の外径を110μmとした。また、電磁シールド260,270の第1スリット261の長さL1および第2スリット262の長さL2は、いずれも200μmとした。電磁シールド270の第3スリット263の長さL3はいずれも100μmとした。幅W1~W3はいずれも1μmとした。間隔D1は10μmとした。電磁シールド270において、第1スリット261と第3スリット263との間隔は4.5μmとした。それらの結果を表1および図13に示す。なお、図13では、横軸が交流信号の周波数f[GHz]を示し、縦軸がインダクタ250のQ値を示している。図13では、実施例1(電磁シールド260)のQ値を表す曲線を実線で表し、実施例2(電磁シールド270)のQ値を表す曲線を破線で表し、参考例1(電磁シールド1260)のQ値を表す曲線を一点鎖線で表している。また、表1では、参考例1(電磁シールド1260)におけるスリットの面積、渦電流のピーク値、渦電流の積分値のそれぞれを1として規格化した数値を示している。
ここで、シミュレーションにより、上記第1の実施形態の電磁シールド260(図4~7)と、上記第2の実施形態の電磁シールド270(図9)と、参考例としての電磁シールド1260(図12)との比較をおこなった。ここでは、電磁シールド260を用いた半導体装置を実施例1とし、電磁シールド270を用いた半導体装置を実施例2とし、電磁シールド1260を用いた半導体装置を参考例1とする。具体的には、インダクタ250に一定の電流Iを流したときに電磁シールド260,270,1260のそれぞれに誘導される渦電流の大きさを比較した。さらに、電磁シールド260,270,1260の直下にそれぞれ配置したインダクタ250のQ値(但し、交流信号の周波数f=12.6GHz、インダクタンスL=1nHとする。)を比較した。実施例1,2および参考例1では、インダクタ250の外径を110μmとした。また、電磁シールド260,270の第1スリット261の長さL1および第2スリット262の長さL2は、いずれも200μmとした。電磁シールド270の第3スリット263の長さL3はいずれも100μmとした。幅W1~W3はいずれも1μmとした。間隔D1は10μmとした。電磁シールド270において、第1スリット261と第3スリット263との間隔は4.5μmとした。それらの結果を表1および図13に示す。なお、図13では、横軸が交流信号の周波数f[GHz]を示し、縦軸がインダクタ250のQ値を示している。図13では、実施例1(電磁シールド260)のQ値を表す曲線を実線で表し、実施例2(電磁シールド270)のQ値を表す曲線を破線で表し、参考例1(電磁シールド1260)のQ値を表す曲線を一点鎖線で表している。また、表1では、参考例1(電磁シールド1260)におけるスリットの面積、渦電流のピーク値、渦電流の積分値のそれぞれを1として規格化した数値を示している。
表1に示したように、実施例1および実施例2では、参考例よりも渦電流のピーク値を低減しつつ、インダクタ250のQ値を向上させることができることがわかった。特に、実施例2では、第3スリット263を設けるようにしたので、渦電流のピーク値および積分値をより低減しつつ、インダクタ250のQ値をより向上させることが可能であった。
本明細書および添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」または「含まれる」という用語は、「含まれるとして記載された様態に限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するとして記載された様態に限定されない」と解釈されるべきである。
本明細書で使用した用語には、単に説明の便宜のために用いており、構成及び動作を限定する目的で使用したわけではない用語が含まれる。たとえば、「右」、「左」、「上」、「下」などの用語は、参照している図面上での方向を示しているにすぎない。また、「内側」、「外側」という用語は、それぞれ、注目要素の中心に向かう方向、注目要素の中心から離れる方向を示しているにすぎない。これらに類似する用語や同様の趣旨の用語についても同様である。
なお、本開示にかかる技術は、以下のような構成を取ることも可能である。以下の構成を備える本開示の半導体装置は、優れた性能を備えることができる。
なお、本開示にかかる技術が奏する効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されるわけではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
<1>
第1方向に延びる第1スリットと、前記第1方向と異なる第2方向に延びると共に前記第1スリットと交差する第2スリットとを有し、前記第1方向および前記第2方向を含む第1の面に沿って延在する電磁シールドと、
前記第1の面と交差する第3方向において前記電磁シールドと対向するインダクタと
を備えた半導体装置。
<2>
前記第3方向に前記電磁シールドから見て前記インダクタと反対側に配置される回路を有する回路基板、をさらに備えた
上記<1>記載の半導体装置。
<3>
前記電磁シールドは複数の前記第1スリットを有し、
前記複数の第1スリットは、前記第2方向に並んでいる
上記<1>または<2>記載の半導体装置。
<4>
前記複数の第1スリットは実質的に等しい第1の間隔で前記第2方向に並んでいる
上記<3>記載の半導体装置。
<5>
前記電磁シールドは、前記第2方向に隣り合う2つの前記第1スリットの間に設けられ、前記第1方向に延びると共に前記第2スリットと交差する第3スリットをさらに有し、
前記第3スリットの前記第1方向の長さは、前記第1スリットの前記第1方向の長さよりも短い
上記<3>記載の半導体装置。
<6>
前記インダクタは、前記第1の面に平行な面に沿って巻回するスパイラルコイルである
上記<1>から<5>のいずれか1つに記載の半導体装置。
<7>
前記インダクタと前記第3方向において重なり合う位置に前記第1スリットおよび前記第2スリットが設けられている
上記<1>から<6>のいずれか1つに記載の半導体装置。
<8>
前記第2スリットは、前記第1スリットの前記第1方向の中心位置において前記第1スリットと交差している
上記<1>から<7>のいずれか1つに記載の半導体装置。
なお、本開示にかかる技術が奏する効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されるわけではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
<1>
第1方向に延びる第1スリットと、前記第1方向と異なる第2方向に延びると共に前記第1スリットと交差する第2スリットとを有し、前記第1方向および前記第2方向を含む第1の面に沿って延在する電磁シールドと、
前記第1の面と交差する第3方向において前記電磁シールドと対向するインダクタと
を備えた半導体装置。
<2>
前記第3方向に前記電磁シールドから見て前記インダクタと反対側に配置される回路を有する回路基板、をさらに備えた
上記<1>記載の半導体装置。
<3>
前記電磁シールドは複数の前記第1スリットを有し、
前記複数の第1スリットは、前記第2方向に並んでいる
上記<1>または<2>記載の半導体装置。
<4>
前記複数の第1スリットは実質的に等しい第1の間隔で前記第2方向に並んでいる
上記<3>記載の半導体装置。
<5>
前記電磁シールドは、前記第2方向に隣り合う2つの前記第1スリットの間に設けられ、前記第1方向に延びると共に前記第2スリットと交差する第3スリットをさらに有し、
前記第3スリットの前記第1方向の長さは、前記第1スリットの前記第1方向の長さよりも短い
上記<3>記載の半導体装置。
<6>
前記インダクタは、前記第1の面に平行な面に沿って巻回するスパイラルコイルである
上記<1>から<5>のいずれか1つに記載の半導体装置。
<7>
前記インダクタと前記第3方向において重なり合う位置に前記第1スリットおよび前記第2スリットが設けられている
上記<1>から<6>のいずれか1つに記載の半導体装置。
<8>
前記第2スリットは、前記第1スリットの前記第1方向の中心位置において前記第1スリットと交差している
上記<1>から<7>のいずれか1つに記載の半導体装置。
本出願は、日本国特許庁において2024年5月22日に出願された日本特許出願番号2024-083539号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
Claims (8)
- 第1方向に延びる第1スリットと、前記第1方向と異なる第2方向に延びると共に前記第1スリットと交差する第2スリットとを有し、前記第1方向および前記第2方向を含む第1の面に沿って延在する電磁シールドと、
前記第1の面と交差する第3方向において前記電磁シールドと対向するインダクタと
を備えた半導体装置。 - 前記第3方向に前記電磁シールドから見て前記インダクタと反対側に配置される回路を有する回路基板、をさらに備えた
請求項1記載の半導体装置。 - 前記電磁シールドは複数の前記第1スリットを有し、
前記複数の第1スリットは、前記第2方向に並んでいる
請求項1記載の半導体装置。 - 前記複数の第1スリットは実質的に等しい第1の間隔で前記第2方向に並んでいる
請求項3記載の半導体装置。 - 前記電磁シールドは、前記第2方向に隣り合う2つの前記第1スリットの間に設けられ、前記第1方向に延びると共に前記第2スリットと交差する第3スリットをさらに有し、
前記第3スリットの前記第1方向の長さは、前記第1スリットの前記第1方向の長さよりも短い
請求項3記載の半導体装置。 - 前記インダクタは、前記第1の面に平行な面に沿って巻回するスパイラルコイルである
請求項1記載の半導体装置。 - 前記インダクタと前記第3方向において重なり合う位置に前記第1スリットおよび前記第2スリットが設けられている
請求項1記載の半導体装置。 - 前記第2スリットは、前記第1スリットの前記第1方向の中心位置において前記第1スリットと交差している
請求項1記載の半導体装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024083539 | 2024-05-22 | ||
| JP2024-083539 | 2024-05-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025243746A1 true WO2025243746A1 (ja) | 2025-11-27 |
Family
ID=97795150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/015245 Pending WO2025243746A1 (ja) | 2024-05-22 | 2025-04-18 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025243746A1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009104474A1 (ja) * | 2008-02-20 | 2009-08-27 | パナソニック電工株式会社 | 受電用コイルブロック |
| WO2012147341A1 (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-01 | 株式会社 東芝 | 磁性シートとそれを用いた非接触受電装置、電子機器および非接触充電装置 |
| WO2017122416A1 (ja) * | 2016-01-14 | 2017-07-20 | ソニー株式会社 | 半導体装置 |
-
2025
- 2025-04-18 WO PCT/JP2025/015245 patent/WO2025243746A1/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009104474A1 (ja) * | 2008-02-20 | 2009-08-27 | パナソニック電工株式会社 | 受電用コイルブロック |
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| WO2017122416A1 (ja) * | 2016-01-14 | 2017-07-20 | ソニー株式会社 | 半導体装置 |
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