JPH09232470A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロストーク・ノイズを防止する。 【解決手段】 超高周波数帯域の信号を伝送する信号線
１０を跨ぐように多数本のワイヤ１３をその両端部を信
号線の両脇に配設されたグランド導体９、９にそれぞれ
ボンディングして橋絡する。信号線１０から発生する電
磁波を多数本のワイヤ１３によって電磁気的に吸収ない
し遮蔽することができるため、隣接する信号線１０、１
０間の電磁的結合によって生じるクロストーク・ノイズ
を防止できる。 【効果】 ワイヤを信号線を跨ぐように橋絡するという
簡単な構成で、隣接信号線間に発生するクロストーク・
ノイズを防止できるため、超高周波数の信号を取り扱う
ＩＣの性能を製造コスト増を抑制しつつ高めることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、特
に、信号線間のクロストーク・ノイズ対策技術に関し、
例えば、超高周波数領域で使用される半導体集積回路装
置（以下、ＩＣという。）に利用して有効な技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、携帯電話、自動車電話等の移動体
無線機器が広く普及して来ており、これら移動体無線機
器には高性能のＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｍｉ
ｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉ
ｔ）が組み込まれている。この種の移動体無線機器は約
２０ＧＨｚ前後のマイクロ波帯域の高周波数領域で動作
するため、これに使用されるＭＭＩＣにおいては、動作
時における信号線間のクロストーク・ノイズをいかに小
さく抑制するかが重要な課題になる。

【０００３】このような高周波数領域で使用されるＩＣ
のノイズ対策を述べてある例として、特開平３−２８３
６４０号公報がある。この文献に開示されているＩＣパ
ッケージは、パッケージの内壁が導電性被膜で覆われて
いるとともに、ペレットの電極から外部に引き出されて
いる外部引出しリード線が同軸型に形成されており、外
部からのノイズを防止している。

【０００４】なお、クロストーク・ノイズを述べてある
例としては、株式会社日経ＢＰ社１９９３年５月３１日
発行「実践講座ＶＬＳＩパッケージング技術（下）」Ｐ
２４１〜Ｐ２５５、がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の技術においては、パッケージ内のクロストーク
・ノイズを充分に防止することができないばかりか、パ
ッケージのベース上に形成される信号線を同軸型に形成
することは不能ないしきわめて困難なプロセスが必要に
なるため、製造コストがきわめて高くなるという問題点
がある。

【０００６】本発明の目的は、製造コスト増を抑制しつ
つクロストーク・ノイズを防止することができる半導体
装置を提供することにある。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【０００９】すなわち、一定電位に維持される導体が信
号を伝送する信号線を跨ぐように橋絡されていることを
特徴とする。

【００１０】前記した手段によれば、信号線から発生す
る電磁波は一定電位に維持されて信号線を取り囲む導体
によって吸収ないし遮蔽されるため、隣接した信号線間
の電磁的結合によって生じるクロストーク・ノイズは抑
止ないし抑制されることになる。そして、信号線を取り
囲む導体は信号線を跨ぐように橋絡すればよいため、ワ
イヤボンディング法等の従来の技術の適用によって簡単
に構成することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
ＭＭＩＣを示しており、（ａ）はキャップを取った状態
を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部を示す拡大斜視図
である。図２（ａ）はその一部切断平面図、（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。図３は効果を示
す線図である。

【００１２】本実施形態において、本発明に係る半導体
装置は、移動体無線機器に使用される超高周波数領域用
のＭＭＩＣ（以下、ＩＣという。）として構成されてお
り、気密封止パッケージ（以下、パッケージという。）
を備えている。このＩＣ１のパッケージ２は封止体と複
数本のアウタリード（外部リード）とを備えており、封
止体３はいずれも絶縁性を有するベースおよびキャップ
によって構築されている。ベース４は絶縁性を有するセ
ラミック材料としてのアルミナが基板５の上にスクリー
ン印刷法等の手段によってパターニングされた後に焼成
されて被着されており、後記するトラフ（ｔｒｏｕｇ
ｈ）が基板５を露出させるように複数箇所に形成されて
いる。基板５は導電性材料である銅とタングステンとの
合金によって略正方形の平板形状に形成されており、移
動体無線機器のプリント配線基板（図示せず）における
ランド等に接合されて安定したグランド電位を維持する
ように設定されている。

【００１３】ベース４の基板５と反対側の主面（以下、
上面とする。）の中央部には、後記する半導体ペレット
（以下、ペレットという。）を実装するための実装部６
がペレットの外形に対応する略正方形形状に設定されて
おり、実装部６の周辺部には後記するバンプを機械的か
つ電気的に接続するためのボンディングパッド７が複数
個、互いに間隔を置いた状態で環状に配置されて形成さ
れている。また、ベース４の上面の周辺部には電源導体
８、グランド導体９および信号線１０が複数宛、実装部
６の外側に放射状態に形成されている。ボンディングパ
ッド７、電源導体８、グランド導体９および信号線１０
は銅やタングステン等の導電性材料が、スクリーン印刷
法やめっき法および蒸着法等の被着手段によって被着か
つパターニングされて形成されており、ボンディングパ
ッド７やグランド導体９等の表面には、後記するバンプ
の結合やワイヤボンディング等の必要に応じてめっき等
の表面処理が適宜に実施されている。そして、各電源導
体８、各グランド導体９および各信号線１０は対向する
ボンディングパッド７にそれぞれ電気的に接続された状
態になっている。

【００１４】複数本の信号線１０は入力用と出力用とに
実装部６を挟んで両側（以下、左右とする。）にそれぞ
れ分配されており、各信号線１０の両脇（前側と後ろ側
になる。）には一対のグランド導体９、９がそれぞれ配
置されている。ベース４における各信号線１０に隣接す
る各グランド導体９の位置にはトラフ１１がそれぞれ開
設されており、各グランド導体９はトラフ１１の底にお
いて露出した基板５の表面に被着された状態になってい
る。このようにグランド導体９は基板５にトラフ１１の
底の広い面積で基板５に電気的に接続した状態になって
いるため、そのグランド電位はきわめて安定した状態に
なっている。

【００１５】各信号線１０の両脇で隣接する一対のグラ
ンド導体９、９の信号線１０に対向する端部はトラフ１
１の開口縁辺部にそれぞれ立ち上げられており、このグ
ランド導体９の信号線１０に沿うように近接した端部に
よってワイヤをボンディングするためのワイヤボンディ
ング代部１２がそれぞれ形成されている。すなわち、ワ
イヤボンディング代部１２はベース４の上面における信
号線１０の両脇の位置において、ワイヤボンディングに
必要な一定の幅をもって信号線１０に沿うようにそれぞ
れ形成されている。

【００１６】そして、信号線１０の両脇に位置する一対
のワイヤボンディング代部１２、１２間にはクロストー
ク・ノイズ防止用の導体であるワイヤ１３が多数本、各
ワイヤ１３の両端部をそれぞれボンディングされて信号
線１０の上方を跨ぐようにそれぞれ橋絡されており、各
ワイヤ１３は互いに平行に橋絡されている。ワイヤ１３
は銅や金、アルミニウム等のワイヤボンディングが可能
であって電磁波吸収ないし遮蔽効果が良好な導電性材料
によって形成されており、ワイヤ１３群の密度（ワイヤ
の太さやピッチ等に依存する。）は信号線１０の伝送時
に発生する電磁波を確実に吸収ないし遮蔽し得る値に設
定されている。

【００１７】封止体３のキャップ１４は側壁部材と天井
部材とを備えている。側壁部材１５はアルミナセラミッ
クを使用されて外径がベース４と略等しい略正方形の枠
形状に形成されており、ベース４の上に同心的に配され
て絶縁性のろう材層１６を介して固着されている。側壁
部材１５のベース４との合わせ面である下面には４２ア
ロイやコバール等の導電性材料を使用されて矩形の板形
状に形成されたアウタリード１７が複数本、四辺におい
て互いに間隔を置かれて各辺に直交するように配設され
ており、各アウタリード１７は各電源導体８、各グラン
ド導体９および各信号線１０に適宜に電気的に接続され
ている。この場合、各電源導体８および各グランド導体
９には同一のものにアウタリード１７が複数本宛接続さ
れている。キャップ１４の天井部材１８は金めっき被膜
を被着された４２アロイ等の金属板によって側壁部材１
５の外径と略等しい略正方形の板形状に形成されてお
り、後記するペレットがベース４の実装部６に実装され
た後に側壁部材１５の上面に被せられて、ろう材層１９
によって固着されるようになっている。

【００１８】ペレット２０はＧａＡｓ基板またはＧａＡ
ｓ基板をサファイア等の絶縁基板に張り合わせたＳＯＩ
基板によって略正方形の小さい平板形状に形成されてお
り、超高周波数帯域通信処理用の半導体素子を含む半導
体集積回路（図示せず）が作り込まれている。ペレット
２０はベース４の実装部６にフエイス・ダウンに配置さ
れた状態で対向されて、周辺部に配置された各電極パッ
ド２１と各ボンディングパッド７との間に各バンプ電極
２２をそれぞれ形成されることにより機械的に接続され
ている。また、各バンプ電極２２は各電極パッド２１と
各ボンディングパッド７とを電気的に接続した状態にな
るため、ペレット２０の通信処理用半導体集積回路は各
電源導体８、各グランド導体９および各信号線１０にそ
れぞれ電気的に接続された状態になっている。したがっ
て、ペレット２０の半導体集積回路は各電源導体８、各
グランド導体９および各信号線１０を介して各アウタリ
ード１７にそれぞれ電気的に引き出されるようになって
いる。

【００１９】次に作用を説明する。例えば、右辺に配置
されたアウタリード１７によって入力された信号は入力
用の各信号線１０を伝送され、その終端部に形成された
ボンディングパッド７からペレット２０にバンプ電極２
２および電極パッド２１を通じて入力される。この際、
例えば、ベース４の右側部分に配設された入力用の電源
導体８およびグランド導体９によって電力がペレット２
０の入力処理用領域に安定的かつ専用的に供給されてい
る。

【００２０】入力信号に対応するペレット２０からの出
力信号は左辺に配置された各電極パッド２１からバンプ
電極２２およびボンディングパッド７を通じて出力用の
各信号線１０に出力され、各信号線１０によって各アウ
タリード１７にそれぞれ伝送される。この際、ベース４
の左側部分に配設された出力用の各電源導体８および各
グランド導体９によって電力がペレット２０の出力処理
用領域に安定的かつ専用的に供給されている。

【００２１】信号線１０によって超高周波数の信号が伝
送される際に、隣接した信号線１０、１０間の電磁的結
合によってクロストーク・ノイズが発生する。しかし、
本実施形態においては、各信号線１０から発生する電磁
波はグランド導体９に電気的に接続されて信号線１０を
跨ぐように橋絡された多数本のワイヤ１３によって電磁
気的に吸収ないし遮蔽されるため、隣接した信号線１
０、１０間の電磁的結合によって生じるクロストーク・
ノイズは抑止ないし抑制されることになる。

【００２２】図３はクロストーク・ノイズの低減効果を
示す線図であり、信号線１０がワイヤ１３群で取り囲ま
れている場合の特性折れ線Ａは、取り囲まれていない折
れ線Ｂよりもクロストーク・ノイズが低減されている。

【００２３】前記実施形態によれば次の効果が得られ
る。 （１） 信号線を跨ぐように多数本のワイヤをその両端
部を信号線の両脇に配設されたグランド導体にそれぞれ
ボンディングして橋絡することにより、信号線から発生
する電磁波を多数本のワイヤによって電磁気的に吸収な
いし遮蔽することができるため、隣接する信号線間の電
磁的結合によって生じるクロストーク・ノイズを防止す
ることができる。

【００２４】（２） 多数本のワイヤを信号線を跨ぐよ
うに橋絡するという簡単な構成によって、隣接する信号
線間に発生するクロストーク・ノイズを防止することが
できるため、超高周波数の信号を取り扱うＩＣの性能を
製造コスト増を抑制しつつ高めることができる。

【００２５】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００２６】例えば、クロストーク・ノイズを防止する
ために信号線を跨ぐようにグランド導体間に橋絡される
導体は、図４（ａ）および（ｂ）に示されているように
構成してもよい。

【００２７】図４（ａ）に示されている実施形態２が前
記実施形態１と異なる点は、多数本のワイヤ１３が網目
状に配線されている点にある。本実施形態２によれば、
前記実施形態１の効果に加えて、信号線をきわめて効率
的に取り囲むことができるとともに、グランド効果を強
化することができるという効果が得られる。

【００２８】図４（ｂ）に示されている実施形態３が前
記実施形態１と異なる点は、信号線の延在方向に幅を有
する箔形状に形成された導体であるリボンワイヤ２３が
多数本のワイヤ１３の代わりに、信号線１０の両脇のグ
ランド導体９、９に両端部をそれぞれ接合されて信号線
１０を跨ぐように橋絡されている点にある。リボンワイ
ヤ２３の形成材料としては、アルミニウム等を使用する
ことができ、リボンワイヤ２３をグランド導体９に接合
する方法としては、超音波熱圧着法や導電性接着剤によ
る接着法等を使用することができる。

【００２９】本実施形態３によれば、前記実施形態１の
効果に加えて、信号線をきわめて効率的に取り囲むこと
ができるとともに、グランド効果を強化することがで
き、さらに、リボンワイヤ２３を信号線１０を跨ぐよう
に橋絡させる作業時間を短縮することができるという効
果が得られる。

【００３０】クロストーク・ノイズ防止用の導体が橋絡
される信号線は、ペレットとアウタリードとを接続する
信号線に限らず、ベース上に配置されたペレット同士を
接続する信号線等であってもよい。

【００３１】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である通信機
器に使用される超高周波数信号処理用ＩＣに適用した場
合について説明したが、それに限定されるものではな
く、スーパーコンピュータ等に使用される超高速処理用
のＩＣに適用することができる。また、本発明は単体の
半導体装置のパッケージにおける信号線に限らず、混成
集積回路装置における信号線にも適用することができ
る。

【００３２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００３３】一定電位に維持される導体を信号を伝送す
る信号線を跨ぐように橋絡することにより、信号線から
発生する電磁波を導体によって吸収ないし遮蔽させるこ
とができるため、隣接した信号線間の電磁的結合によっ
て生じるクロストーク・ノイズを防止することができ
る。そして、信号線を取り囲む導体は信号線を跨ぐよう
に橋絡すればよいため、ワイヤボンディング法等の従来
の技術によって簡単に構成することができ、半導体装置
の製造コストの増加を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるＭＭＩＣを示してお
り、（ａ）はキャップを取った状態を示す平面図、
（ｂ）は（ａ）のｂ部を示す拡大斜視図である。

【図２】（ａ）はその一部切断平面図、（ｂ）は（ａ）
のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

【図３】その効果を示す線図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す図１の（ｂ）に相
当する各拡大斜視図であり、（ａ）は実施形態２を示
し、（ｂ）は実施形態３を示している。

【符合の説明】

１…ＭＭＩＣ（半導体装置）、２…気密封止パッケー
ジ、３…封止体、４…ベース、５…基板、６…実装部、
７…ボンディングパッド、８…電源導体、９…グランド
導体、１０…信号線、１１…トラフ、１２…ワイヤボン
ディング代部、１３…ワイヤ（クロストーク・ノイズ防
止用導体）、１４…キャップ、１５…側壁部材、１６…
ろう材層、１７…アウタリード（外部リード）、１８…
天井部材、１９…ろう材層、２０…ペレット（半導体ペ
レット）、２１…電極パッド、２２…バンプ電極、２３
…リボンワイヤ（クロストーク・ノイズ防止用導体）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定電位に維持される導体が信号を伝送
   する信号線を跨ぐように橋絡されていることを特徴とす
   る半導体装置。
2. 【請求項２】 前記導体が複数本のワイヤによって構成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
   置。
3. 【請求項３】 前記複数本のワイヤが網目状に配線され
   ていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 前記導体が前記信号線の延在方向に幅を
   有する箔形状に形成されていることを特徴とする請求項
   １に記載の半導体装置。