JP2576010Y2 - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

半導体素子収納用パッケージ

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JP2576010Y2
JP2576010Y2 JP1991049635U JP4963591U JP2576010Y2 JP 2576010 Y2 JP2576010 Y2 JP 2576010Y2 JP 1991049635 U JP1991049635 U JP 1991049635U JP 4963591 U JP4963591 U JP 4963591U JP 2576010 Y2 JP2576010 Y2 JP 2576010Y2
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
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    • H01L2924/15192Resurf arrangement of the internal vias

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  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、半導体素子収納用パッ
ケージ、特に、容量素子が搭載された半導体素子収納用
パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子収納用パッケージとし
て、電源ノイズを防止するために容量素子(コンデン
サ)を搭載したものが使用されている。このような半導
体素子収納用パッケージを図7に示す。
【0003】図7の半導体素子収納用パッケージ21に
おいて、アルミナからなる絶縁基体22は概ね四角形の
板状の部材であり、中央部には凹部23が形成されてい
る。絶縁基体22内にはたとえばタングステン,モリブ
デン等の導電性材料からなる多数のメタライズ配線層2
5が形成されている。このメタライズ配線層25は、凹
部23の底面及び側面に露出した部分を有している。
【0004】電源ノイズ除去用の平板コンデンサ26は
導電性接着剤により凹部23の底面に接合されている。
これにより、平板コンデンサ26の下部電極37は、凹
部23の底面に露出したメタライズ層25aに電気的に
接続されている。平板コンデンサ26の上部電極35上
には半導体素子28が接着剤により固定されている。半
導体素子28は、ボンディングワイヤ30a,30bに
より凹部23の側面に露出したメタライズ配線層25に
接続されている。一方のボンディングワイヤ30bは、
その中間部が平板コンデンサ26の上部電極35にも接
続されている。ここでは、平板コンデンサ26が半導体
素子28に対して並列に接続されている。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】前記実施例では、上部
電極35はメタライズ配線層25と半導体素子28にボ
ンディングワイヤ30bで接続されなければならない。
そのため、ボンディングワイヤ30bを接続するための
露出スペースAが上部電極35に形成されていなければ
ならない。このスペースAが小さ過ぎると、キャピラリ
ーでボンディングワイヤ30aを上部電極37に接続す
るのが困難になる。また、作業性を考慮してこのスペー
スAを大きくすると、コンデンサが大型化して装置全体
が大型化してしまう。
【0006】また、前記従来例では、ボンディングワイ
ヤ30bが長くなるので、隣接するボンディングワイヤ
とショートしやすい。
【0007】さらに、前記従来例では、コンデンサ26
を形成する物質の熱膨張率が絶縁基体22の熱膨張率と
大きく異なると、接合時に大きな熱応力が発生し、コン
デンサ26が絶縁基体22から剥離しやすくなる。
【0008】本考案の目的は、小型化を達成しかつ作業
性のよい半導体素子収納用パッケージを提供することに
ある。本考案の別の目的は、コンデンサが絶縁基体から
剥離しにくい半導体素子収納用パッケージを提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本考案に係る半導体素子
収納用パッケージは、少なくとも端部が露出する配線層
が形成された絶縁基体と、絶縁基体上に固定されかつ配
線層に両電極が電気的に接続された、半導体素子を載せ
て固定するための容量素子とを備えている。この半導体
素子収納用パッケージにおいて、絶縁基体はアルミナで
構成されており、容量素子と接合する面に配線層の容量
素子との接続端部が設けられている。また、容量素子
は、タンタル板でなる容量素子本体と、容量素子本体の
主面に形成された中心線平均粗さが50nm以下のTa
2O5膜と、Ta2O5膜上に形成された電極とを備
え、電極が絶縁基体側に配置されるタンタルコンデンサ
である。さらに、配線層と電極とは絶縁基体と容量素子
との接合部において電気的に接続されている。
【0010】
【作用】本考案に係る半導体素子収納用パッケージで
は、容量素子の両電極は絶縁基体と容量素子との接合部
において配線層に接続されている。したがって、従来存
在した上部電極の露出スペースが必要なくなる。これに
より、コンデンサが小型化できるようになり装置全体が
小型化する。
【0011】また、上部電極と配線層を長いボンディン
グワイヤで接続する必要がなくなるので、ボンディング
ワイヤ同士が容易にショートするという不具合が生じな
くなる。
【0012】また、絶縁基体をアルミナで構成し、容量
素子としてタンタルコンデンサを用いているため、絶縁
基体と容量素子との接合部において、熱膨張率が近いア
ルミナとタンタルとが互いに接合されることとなり、熱
膨張率の差により発生する応力は小さくなり、容量素子
が絶縁基体から剥離しにくくなる。
【0013】
【実施例】図1に本考案の一実施例が採用された半導体
素子収納用パッケージ1を示す。絶縁基体2は、概ね四
角形の板状の部材であり、電気絶縁材料であるアルミナ
セラミックから構成されている。絶縁基体2の中央部に
は、凹部3が形成されている。絶縁基体2内には複数の
スルーホール4が形成されており、このスルーホール4
内に導電性材料からなるメタライズ配線層5が形成され
ている。また、絶縁基体2内には、メタライズ配線層5
に接続された同じく導電性材料からなる配線パターン5
aが形成されている。この配線パターン5aは、凹部3
の底面に露出した内側パターン5b及び外側パターン5
cと、凹部3の側面に露出した露出パターン5d,5e
とを有している。内側パターン5b及び外側パターン5
c上には、タンタルコンデンサ6が固定されている。
【0014】図2で示すように、タンタルコンデンサ6
は概ね長方形の板状部材であり、タンタル板15を有し
ている。このタンタル板15の厚みは、通常0.1〜1
mmである。タンタル板15の下面には、Ta2 5
16が形成されている。このTa2 5 膜は、厚みが1
000〜7000オングストロームであり、また表面が
平滑に形成されている。Ta2 O5膜の中心線平均粗さ
(Ra)は50nm以下である。タンタルコンデンサ6
は、タンタル板15の表面を前述の中心線平均荒さに研
磨してあるため、耐電圧性及び絶縁抵抗値がともに高く
なっている。
【0015】Ta2 5 膜16の下面には、たとえばN
i−Crからなる内側蒸着層17aと外側蒸着層17b
とが配置されている。内側蒸着層17aと外側蒸着層1
7bとは、図3に示すように互いに分離して形成されて
いる。また、このタンタルコンデンサ6の外周には、タ
ンタル板15から一体に延びた外側連絡タンタル層15
aが連続して形成されており、これによってタンタル板
15が外側蒸着層17bに接続されている。これによ
り、上部電極であるタンタル板15が下面側の外側蒸着
層17bまで1つの電極として形成されていることにな
る。
【0016】タンタルコンデンサ6は、金シリコン共晶
合金からなる内側導電性接着剤7a及び外側導電性接着
剤7bにより、内側パターン5b及び外側パターン5c
に接続されている。この場合、タンタルコンデンサ6の
内側蒸着層17aは内側導電性接着剤7aを介して内側
パターン5bに電気的に接続されており、タンタルコン
デンサ6の外側蒸着層17bは外側導電性接着剤7bを
介して外側パターン5cに電気的に接続されている。ま
た、内側パターン5bと外側パターン5cとは、それぞ
れ特定の配線パターン,メタライズ配線層を介して接続
されている。
【0017】タンタルコンデンサ6の上部には、半導体
素子8が接着剤9を介して固定されている。タンタルコ
ンデンサ6は、半導体素子8に比較して僅かに平面の面
積が大きいだけで、従来例のような大きな露出スペース
は設けられていない。半導体素子8と露出パターン5
d,5eとは、それぞれボンディングワイヤ10a,1
0bを介して電気的に接続されている。以上の配線にお
いて、タンタルコンデンサ6は、半導体素子8に対して
並列に接続されていることになり、これにより電源ノイ
ズを防止することができる。
【0018】絶縁基体2の中央部上には、凹部3を密封
するための蓋部材11が配置されている。蓋部材11
は、樹脂等の封止材12により絶縁基体2に固定されて
いる。蓋部材11が設けられた側の絶縁基体2の上面2
aには、多数の概ね円形状のメタライズパッド14が形
成されている。このメタライズパッド14は、絶縁基体
2内部のメタライズ配線層5に接続されており、このメ
タライズパッド14には外部リード端子13がそれぞれ
固定されている。これらの外部リード端子13により、
外部電気回路の電源とグランドが接続されている。
【0019】次に、上述のパッケージの製造方法を説明
する。タンタルコンデンサ6を製造する際には、まず、
多数個取りするために複数個のタンタル板が外辺でつな
がった原板を用意する。タンタルのインゴットを周知の
圧延加工法により圧延すると、所望の厚みのタンタル原
板が得られる。次に、得られたタンタル原板を研磨して
表面を平滑にする。ここでは、タンタル原板全体が研磨
されてもよいし、タンタル原板の一方の主面のみが研磨
されてもよい。タンタル原板の研磨は、表面のRaが5
0nm以下になるように行う。
【0020】次に、タンタル原板の一方の主面(この場
合下面)に、Ta2 5 膜16を形成する。TA2 5
膜は、タンタル原板を陽極酸化することにより形成され
る。次に、内側蒸着層17a及び外側蒸着層17bとを
Ta2 5 膜16上に形成する。内側蒸着層17a及び
外側蒸着装置17bとは、Ni−Crを周知の蒸着法に
より蒸着して形成する。内側蒸着層17aと外側蒸着層
17bとの間の部分には、フォトマスクにより蒸着層が
形成されないようにする。次に、原板の境界にタンタル
板15側から切断刃(図示せず)で切れ目を入れて、各
タンタルコンデンサ6を切断する。このとき、タンタル
板15はビッカース硬度Hvが100〜110と柔らか
い物質であるため、切断刃によって押し込まれるように
タンタル板15の外辺部が変形し外側連絡タンタル層1
5aを形成し、タンタル板15は図2で示すように反対
側の外側蒸着層17bと連結される。
【0021】一方、絶縁基体2は、多数個取りするため
に複数枚の絶縁基体の各外辺が接続した原板を切断して
形成される。この原板は、所定形状のセラミックグリー
ンシートを複数枚重ね合わせて形成される。セラミック
グリーンシート内には、スルーホール4にメタライズ配
線層5用の金属ペーストが注入されており、また必要な
所定の配線パターン5aが形成されている。上面2aに
メタライズパッド14用の金属ペーストが塗布されてい
る。また、凹部23の底面には内側パターン5b,外側
パターン5c用の金属ペーストが塗布されている。こ
の、原板の境界に切断刃(図示せず)で切れ目を入れ
て、焼成した後、各絶縁基体を切断する。
【0022】次に、凹部3の内側パターン5b,外側パ
ターン5cが形成された底面にたとえば金シリコン共晶
合金はんだからなる導電性接着剤を塗布する。すると、
金シリコン共晶合金はアルミナからなる絶縁基体2から
弾かれた状態となり、内側パターン5bの上には導電性
接着剤7aが、外側パターン5c上には外側導電性接着
剤7bがそれぞれ形成される。そして、前述のタンタル
コンデンサ6を凹部3の底面に固定する。このとき、内
側蒸着層17aは内側導電性接着剤7aを介して内側パ
ターン5bに電気的に接続される。外側蒸着層17bは
外側導電性接着剤7bを介して外側パターン5cに電気
的に接続される。このようにして、タンタルコンデンサ
6の両電極は、タンタルコンデンサ6と絶縁基体2の接
合部分において電気的に接続されていることになる。
【0023】ここでは、以下の数値で示すように、タン
タルの熱膨張率はアルミナの熱膨張率に近似している。 タンタルの熱膨張率 6.6×10-6 アルミナの熱膨張率 6.5×10-6 このため、タンタルコンデンサ6をアルミナからなる絶
縁基体2に接合した場合、熱膨張率の差により両者の間
に発生する熱応力は小さくなり、熱応力によりタンタル
コンデンサ6が絶縁基体2から剥離する可能性は少な
い。
【0024】タンタルコンデンサ6上には、半導体素子
8を接着剤9を介して固定する。半導体素子8と露出パ
ターン5d,5eとは、それぞれボンディングワイヤ1
0a,10bにより電気的に接続される。このボンディ
ングワイヤ10a,10bは露出パターン5d,5eに
短い距離で接続されているので、ボンディングワイヤが
長くなり過ぎ互いにショートするというような従来例の
不具合は生じない。
【0025】以上のように、タンタルコンデンサ6の両
電極は、タンタルコンデンサ6と絶縁基体2との接合部
分において直接にメタライズ配線層5に接続されてい
る。これにより、従来例の上部電極の露出スペースが必
要なくなる。そのため、タンタルコンデンサ6を小型化
し、装置全体を小型化できる。また、タンタルコンデン
サ6の上部電極をボンディングワイヤを使用せずにメタ
ライズ配線層5に接続できるので、配線部のインダクタ
ンスを小さくできる。この結果、タンタルコンデンサ6
はより効率よく電源ノイズを減らし得る。
【0026】〔他の実施例〕 (a) タンタルコンデンサ6の下面の外周部全体に形
成された外側蒸着層17bに代えて、図4に示すように
両側に分離した外側蒸着層18bを形成してもよい。
【0027】(b) 外部リード端子13は、前記実施
例においては、絶縁基体2の蓋部材11が配置された側
の上面2aに固定されているが、図5で示すように下面
2bに固定されてもよい。
【0028】(c) 外側パターン5cは、前記実施例
においては、スルーホール4を介して配線パターン5a
に接続されているが、図6に示すように直接配線パター
ン5aに接続してもよい。これにより、スルーホールを
少なくできる。
【0029】(d) 前記実施例においては、本考案を
外部リード端子が絶縁基板の一主面に格子状に配置され
たPGA型半導体素子収納用パッケージに用いたが、他
の半導体素子収納用パッケージ、たとえば、外部リード
端子が絶縁基体の側面に配置された半導体素子収納用パ
ッケージまたは外部リード端子が用いられない半導体素
子収納用パッケージにも採用できる。
【0030】
【考案の効果】本考案に係る半導体素子収納用パッケー
ジでは、容量素子の両電極は、絶縁基体と容量素子との
接合部において配線層と電気的に接続されている。その
ため、容量素子の上部電極にボンディングワイヤ接続用
の露出スペースを設ける必要がなくなり、小型化でき
る。また、上部電極をボンディングワイヤによって半導
体素子及び配線層に接続する必要がなくなるので作業性
が良くなる。
【0031】また、前記容量素子にタンタルコンデンサ
を用いると、絶縁基体の熱膨張率に近い熱膨張率を有す
るタンタルコンデンサが絶縁基体に接合される。したが
って、前記効果に加え、容量素子が絶縁基体から剥離し
にくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例を採用した半導体素子収納用
パッケージの縦断面図。
【図2】タンタルコンデンサの縦断面図。
【図3】その底面図。
【図4】別の実施例における図3に相当する図。
【図5】さらに別の実施例における図1に相当する図。
【図6】さらに別の実施例における図1に相当する図。
【図7】従来例における図1に相当する図。
【符号の説明】
1 半導体素子収納用パッケージ 2 絶縁基体 5 メタライズ配線層 5a 配線パターン 5b 内側パターン 5c 外側パターン 5d,5e 露出パターン 6 タンタルコンデンサ 15 タンタル板 15a 外側連絡タンタル層 16 Ta2 5 膜 17a 内側蒸着層 17b 外側蒸着層 18b 外側蒸着層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/12

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも端部が露出する配線層が形成さ
    れた絶縁基体と、前記絶縁基体上に固定されかつ前記配
    線層に両電極が電気的に接続された、半導体素子を載せ
    て固定するための容量素子とを備えた半導体素子収納用
    パッケージにおいて、 前記絶縁基体はアルミナで構成されており、前記容量素
    子と接合する面に前記配線層の容量素子との接続端部が
    設けられており、 前記容量素子は、タンタル板でなる容量素子本体と、前
    記容量素子本体の主面に形成された中心線平均粗さが5
    0nm以下のTa2O5膜と、前記Ta2O5膜上に形
    成された電極とを備え、前記電極が前記絶縁基体側に配
    置されるタンタルコンデンサであり、 前記配線層と前記電極とは前記絶縁基体と前記容量素子
    との接合部において電気的に接続されていることを特徴
    とする半導体素子収納用パッケージ。
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