JPH06302760A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPH06302760A
JPH06302760A JP5085923A JP8592393A JPH06302760A JP H06302760 A JPH06302760 A JP H06302760A JP 5085923 A JP5085923 A JP 5085923A JP 8592393 A JP8592393 A JP 8592393A JP H06302760 A JPH06302760 A JP H06302760A
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JP
Japan
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semiconductor device
substrate
semiconductor element
semiconductor
capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP5085923A
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English (en)
Inventor
Yoshifumi Nakamura
嘉文 中村
Yoshihiro Bessho
芳宏 別所
Sei Yuhaku
聖 祐伯
Minehiro Itagaki
峰広 板垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP5085923A priority Critical patent/JPH06302760A/ja
Publication of JPH06302760A publication Critical patent/JPH06302760A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/721Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
    • H10W90/724Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL

Landscapes

  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の雑音対策の1つであるパスコン
デンサという実装部品として必要だったパスコンデンサ
部品を削減、低コスト化を図る。 【構成】 本発明によると半導体素子2をフリップチッ
プで実装したセラミック基板1を本体とした半導体装置
の基板内部に、グランド層と電源層からなる容量発生領
域を形成することで、1つの半導体素子2に対し1つの
パスコンデンサを持たせることができ、雑音対策として
有効な半導体装置が可能となる。そのため、実装部品と
して必要だったパスコンデンサ部品を削減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフリップチップで半導体
素子を実装する基板内及び表面に容量発生領域(パスコ
ンデンサ)を持つ半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、製造されている回路基板内では様
々な雑音が発生している。この雑音は回路動作に悪影響
を及ぼし、回路の誤動作を起こす要因となっている。そ
こで回路設計者は回路設計時に基板内雑音防止対策の1
つとして半導体装置の近傍にパスコンデンサを挿入した
回路を作成する。このパスコンデンサというものは半導
体装置のグランド電位部と電源電位部との間に挿入され
るコンデンサで、前記コンデンサを使用することで基板
内雑音の防止に対して大変有効である。そのため、一般
的によく利用される方法となっている。前記コンデンサ
の実装部品のタイプは挿入部品、面実装部品などがあ
り、種類としてはセラミックコンデンサ、タンタル電解
コンデンサなどがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以下に
示すような問題が明らかとなった。回路の中では様々な
雑音が発生する。その雑音が回路に悪影響を及ぼし、回
路の誤動作を生じさせる原因の1つとなっている。その
ため回路設計する場合、雑音を抑えるため様々な対策を
とっている。その1つのとして複数個の半導体のグラン
ド線と電源線との間にパスコンデンサを挿入して幅射雑
音を抑えるという方法がある。この方法は非常に有効な
方法で一般的によく使われている。前記の対策方法は数
個の半導体装置に対し1つのパスコンデンサを接続する
方法である。
【0004】ここで問題となるのは半導体装置が多数個
になった場合、パスコンデンサが多数個必要になるとい
うことである。そのため回路動作に関係ない部品が多く
なり、部品コストがかかってしまうことになる。またパ
スコンデンサという実装部品が増えるので、基板内に余
分な実装領域が必要になってしまう。そのため基板面積
を大きくする必要性もでてきてしまい、基板コストもか
かってしまう。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、半導体素子を実装したセラミック多層回路
基板をパッケージ本体とした半導体装置の基板内部及び
表面にパスコンデンサを有し、高誘電率の誘電体ペース
ト層をグランド電位の導体ペースト層と電源電位の導体
ペースト層とで挟むように重ねて印刷し、基板の内部及
び表面に容量発生領域を形成したことを特徴とする。こ
の半導体装置のグランド電位と電源電位の導体層で容量
発生領域を形成するものである。
【0006】
【作用】本発明によると雑音対策に有効なパスコンデン
サをパッケージ内に内蔵した半導体装置を使用すること
により、マザー基板上にパスコンデンサを実装する必要
がなくなり、プリント回路基板作製時にコンデンサ部品
を減らすことができ、部品のコストを削減できる。ま
た、部品の実装面積が縮小できマザー基板を小さく作製
できる。
【0007】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の一実施例におけるセ
ラミック多層基板を本体とする半導体装置の斜視図、図
2は図1の断面図(a)と各層における透視平面図
(b),(c),(d)を示す。図3は本発明の一実施
例におけるセラミック多層基板を本体とする半導体装置
の斜視図である。図1、図2および図3において、1は
セラミック基板、2は半導体素子、3は誘電体ペースト
部、4は導体ペースト部、5は外部接続端子、6はビ
ア、7は配線パターンである。
【0008】上記構成において基板内部に導体ペースト
と絶縁体ペーストとの印刷積層により容量発生領域が形
成される。また、配線はビア孔を経由して基板裏面のグ
リッド状の接続端子に至る。
【0009】(実施例1)基板形成用素材として、汎用
のセラミックグリーンシートを使用した。導体ペースト
は、CuO粉末(平均粒径3μm)に接着強度を得るた
めのガラスフリット(日本電気硝子社製 LS−080
3ガラス粉末、平均粒径3μm)を2.5wt%加えた
ものを無機成分とし、有機バインダであるエチルセルロ
ースをターピネオールに溶かしたビヒクルを加えて、3
段ロールにより適度な粘度になるように混合して作製し
た。誘電体ペーストは誘電体組成がPb1.0Ca
0.01(Mg1 /3Nb2/30.8Ti0.125(Ni1/21/2
0.0753.01となるように配合し、前記配合済み粉末に
有機バインダとしてポリビニルブチラール、可塑剤とし
てヂ−n−ブチルフタレートを加えて、3段ロールによ
り適度な粘度になるように混合して作製した。
【0010】まず、前記グリーンシートにビア孔をあ
け、前記ビア孔を前記導体ペーストでグリーンシートの
下から吸引しながらスクリーン印刷で埋めた。前記ビア
孔埋め後のグリーンシートにコンデンサとすべく、導体
ペーストでスクリーン印刷し、空気中で乾燥した後、高
誘電率の誘電体ペーストを重ねてスクリーン印刷し、空
気中で乾燥した。次に再び導体ペーストで重ねてスクリ
ーン印刷し、空気中で乾燥してコンデンサ用グリーンシ
ートを得た。また配線パターンを前記ビア孔埋め後のグ
リーンシートに、半導体素子のグランド端子と電源端子
のパッドとコンデンサ部が電気的に接続するように導体
ペーストでスクリーン印刷して配線用のグリーンシート
を得た。また、外部接続用端子をグリッド状に配置した
パターンを導体ペーストでスクリーン印刷して外部接続
用パターンのグリーンシートを得た。た。前記コンデン
サ形成用のグリーンシート、配線パターン形成用のグリ
ーンシートと外部接続用パターンのグリーンシートを積
層し、熱圧着を行い積層体を得た。
【0011】次に前記積層体を空気中、600℃の温度
で脱バインダを行なった。その後前記積層体を水素ガス
100%雰囲気中で200℃ー5時間で還元した。この
時のCu層をX線回折により分析したところ100%C
uであることを確認した。最後に純窒素中900℃のメ
ッシュベルト炉で焼成した。
【0012】前記焼結済みセラミック基板上に半導体素
子をフリップチップで実装した。セラミック基板面積は
20mm×20mmとし、コンデンサ形成部の面積は1
7mm×17mm、コンデンサ部の誘電率8000(1
MHz,25℃)、tanδ(%)<0.7、絶縁体厚
み0.03mmとした。
【0013】その結果、グランド電位層と電源電位層の
間に約0.4μFの容量を持たせることができた。よっ
て0.4μFの容量をもつコンデンサ内蔵の半導体装置
の作製が可能となった。前記半導体装置により基板内で
発生する雑音に対処できた。
【0014】(実施例2)基板形成用素材として、汎用
のセラミックグリーンシートを使用した。
【0015】導体ペーストは、CuO粉末(平均粒径3
μm)に接着強度を得るためのガラスフリット(日本電
気硝子社製 LS−0803ガラス粉末、平均粒径3μ
m)を2.5wt%加えたものを無機成分とし、有機バ
インダであるエチルセルロースをターピネオールに溶か
したビヒクルを加えて、3段ロールにより適度な粘度に
なるように混合したものを用いた。
【0016】またCuペーストとしてQP−153(デ
ュポン社製)を使用した。誘電体ペーストとしては誘電
体組成が{Pb1.0Ca0.01(Mg1/3Nb2/3)0.8Ti0.125(Ni1/2
1/2)0.075O3.01}にPbO2を15mol%添加したものを混練
し、前記混練済み粉末にテルピネオールにエチルセルロ
ース5%を溶解した有機ビヒクルを加えて、3段ロール
により適度な粘度になるように混合して作製した。
【0017】まず、前記グリーンシートにビア孔をあ
け、前記ビア孔を前記導体ペーストでグリーンシートの
下から吸引しながらスクリーン印刷で埋めた。前記ビア
孔埋め後のグリーンシートに、配線パターンを導体ペー
ストでスクリーン印刷して配線用グリーンシートを得
た。また、外部接続用端子をグリッド状に配置したパタ
ーンを導体ペーストでスクリーン印刷して、外部接続用
パターンのグリーンシートを得た。前記配線パターン形
成済みグリーンシートと外部接続用パターンのグリーン
シートを所望枚数積層し、熱圧着を行い積層体を得た。
【0018】次に前記積層体を空気中、600℃の温度
で脱バインダを行なった。その後前記積層体を水素ガス
100%雰囲気中で200℃ー5時間で還元した。この
時のCu層をX線回折により分析したところ100%C
uであることを確認した。最後に純窒素中900℃のメ
ッシュベルト炉で焼成した。
【0019】次に容量発生領域を形成すべく、前記焼結
済みセラミック基板上にCuペーストでスクリーン印刷
し、空気中で乾燥した後、高誘電率の誘電体ペーストを
重ねてスクリーン印刷し、空気中で乾燥した。次に再び
導体ペーストで重ねてスクリーン印刷し、空気中で乾燥
した。その後前記印刷済みセラミック基板を窒素中90
0℃のメッシュベルト炉で焼成した。
【0020】前記焼結済みセラミック基板上に半導体素
子をフリップチップで実装した。セラミック基板面積は
20mm×20mmとし、コンデンサ部の面積は17m
m×5mm、絶縁体誘電率8000(1MHz、25
℃)、tanδ(%)<0.7、誘電体厚み0.03m
mとした。
【0021】その結果、グランド電位層と電源電位層の
間に約0.1μFの容量を持たせることができた。よっ
て0.1μFの容量をもつコンデンサ内蔵の半導体装置
の作製が可能となった。前記半導体装置により基板内で
発生する雑音に対処できた。
【0022】
【発明の効果】本発明の半導体装置は、パスコンデンサ
を半導体装置内に持たせることで、雑音対策に有効であ
る。また、半導体装置を使用する際にマザー基板上に必
要であったパスコンデンサをなくすることが可能にな
り、マザー基板上のコンデンサの部品数を削減すること
ができる。部品数が減ることでマザー基板上での部品配
置が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるセラミック多層基板を
本体とする半導体装置の斜視図
【図2】(a)は本発明の実施例における半導体装置の
セラミック多層基板の断面図 (b)は同実施例における各層の透視平面図 (c)は同実施例における各層の透視平面図 (d)は同実施例における各層の透視平面図
【図3】本発明の一実施例の半導体装置のセラミック多
層基板の断面図
【符号の説明】
1 セラミック基板 2 半導体素子 3 誘電体ペースト部 4 導体ペースト部 5 外部接続端子 6 ビア 7 配線パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板垣 峰広 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミック多層基板に1つの半導体素子を
    フリップチップで実装してなる半導体装置において、基
    板内部に導体層と誘電体層を複数層相互に重なり合わせ
    容量発生領域を形成する事を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】グランド電位と電源電位の導体層で容量発
    生領域を形成することを特徴とする請求項1に記載の半
    導体装置。
  3. 【請求項3】セラミック多層基板に1つの半導体素子を
    フリップチップで実装してなる半導体装置において、基
    板の表面に導体と誘電体からなる容量発生領域を有する
    事を特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】グランド電位と電源電位で容量発生を行う
    ことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】容量発生領域を半導体素子実装面もしくは
    半導体素子実装面の裏面に形成することを特徴とする請
    求項3に記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】外部素子との接続端子を半導体素子実装面
    の裏面にグリッド状に形成することを特徴とする請求項
    1または請求項3に記載の半導体装置。
JP5085923A 1993-04-13 1993-04-13 半導体装置 Pending JPH06302760A (ja)

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JP5085923A JPH06302760A (ja) 1993-04-13 1993-04-13 半導体装置

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ID=13872301

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JP (1) JPH06302760A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6188127B1 (en) 1995-02-24 2001-02-13 Nec Corporation Semiconductor packing stack module and method of producing the same
JP2002331640A (ja) * 2001-05-09 2002-11-19 U Corporation スクリーン印刷を用いた立体形状品の製造方法
KR100431307B1 (ko) * 1998-12-29 2004-09-18 주식회사 하이닉스반도체 캐패시터 내장형 칩 사이즈 패키지 및 그의 제조방법
US7385286B2 (en) 2001-06-05 2008-06-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor module
US7816768B2 (en) * 2007-01-19 2010-10-19 Elpida Memory, Inc. Semiconductor device including ground and power-supply planes and a dielectric layer between the ground and power-supply planes
US8796817B2 (en) 2012-12-13 2014-08-05 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6188127B1 (en) 1995-02-24 2001-02-13 Nec Corporation Semiconductor packing stack module and method of producing the same
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JP2002331640A (ja) * 2001-05-09 2002-11-19 U Corporation スクリーン印刷を用いた立体形状品の製造方法
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