JPH09321176A - Semiconductor package - Google Patents
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- JPH09321176A JPH09321176A JP33362196A JP33362196A JPH09321176A JP H09321176 A JPH09321176 A JP H09321176A JP 33362196 A JP33362196 A JP 33362196A JP 33362196 A JP33362196 A JP 33362196A JP H09321176 A JPH09321176 A JP H09321176A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、耐ノイズ性を向上
させた半導体用パッケージに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor package having improved noise resistance.
【0002】[0002]
【従来の技術】LSI、ULSI、VLSI等の半導体
素子が搭載されるセラミックスや樹脂等の絶縁性材料か
らなる各種のパッケージは、半導体素子の高集積化、高
速化、大型チップ化等により、高密度化、高速対応化、
高放熱化の傾向にある。また、これらの半導体の用途
も、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、ミ
ニコンピュータ、大型コンピュータ等の産業用から、携
帯用機器、プリンタ、コピー、カメラ、テレビ、ビデオ
等の電子機器まで多くの範囲に広がり、半導体の性能自
体も向上している。2. Description of the Related Art Various packages made of an insulating material such as ceramics or resin, on which semiconductor elements such as LSI, ULSI, VLSI are mounted, are highly integrated due to high integration of semiconductor elements, high speed, and large chips. Higher density, higher speed,
There is a tendency for higher heat dissipation. In addition, the applications of these semiconductors are wide ranging from industrial use such as workstations, personal computers, minicomputers, and large computers to electronic devices such as portable devices, printers, copiers, cameras, televisions, and video, The performance of semiconductors is also improving.
【0003】高性能、高集積な半導体素子を搭載するパ
ッケージには、半導体素子と多端子・狭ピッチで接続が
できること、配線密度が高いこと、放熱性がよいこと、
高速信号を扱うことができること、パッケージの端子自
体を多端子・狭ピッチ化できること、等が求められてい
る。パッケージの多端子・狭ピッチ化を満足させるため
に、パッケージ構造は従来のピン挿入型からQFP(Qua
d Flat Package) やBGA(Ball Grid Array) 等の表面
実装型に移行している。A high-performance, highly-integrated semiconductor device package can be connected to the semiconductor device at multiple terminals with a narrow pitch, has a high wiring density, and has good heat dissipation.
It is required to be able to handle high-speed signals, to have multiple terminals and a narrow pitch for the package terminals themselves. In order to satisfy the multi-terminal and narrow pitch of the package, the package structure has changed from the conventional pin insertion type to the QFP (Quad
d Flat Package) and BGA (Ball Grid Array) etc. have been changed to surface mount type.
【0004】表面実装型の中でも、特にパッケージの入
出力端子として半田バンプを用いたBGAパッケージ
は、端子による接続距離の短縮が図れ、接続部のインダ
クタンスによる高速信号の反射や遅延等が抑制できる等
の利点を有することから、高性能、高集積な半導体素子
のパッケージとして期待されている。また、BGAは半
田バンプによる接続距離の短縮に加えて、バンプ形成に
より狭ピッチ・多端子化が容易であり、さらにこのバン
プ形成による狭ピッチ・多端子化はパッケージサイズそ
のものを縮小化し、プリント基板等への実装密度の向
上、インダクタンス、抵抗等の低減による電気特性の向
上、パッケージの小型化による高周波特性の改善等が期
待できる。Among the surface mount types, the BGA package using solder bumps as input / output terminals of the package can shorten the connection distance by the terminals and can suppress reflection and delay of high-speed signals due to the inductance of the connection portion. Therefore, it is expected as a package of high performance and highly integrated semiconductor devices. In addition to shortening the connection distance by solder bumps, BGA also facilitates narrowing pitch and multiple terminals by forming bumps. Furthermore, narrowing pitch and multiple terminals by forming bumps reduces the package size itself, thus reducing the printed circuit board. It is expected that the mounting density will be improved, the electrical characteristics will be improved by reducing inductance and resistance, and the high frequency characteristics will be improved by making the package smaller.
【0005】一方、半導体素子自体については、高速化
や低消費電力化等に対する要請が強まっており、このよ
うな要請に応じるために、電源電圧やしきい電圧は低電
圧化する傾向に進んでいる。このうち、電源電圧の低電
圧化は、例えば100MHzというような高速の動作周波数を
維持した上で達成することが望まれる。ただし、電源電
圧の低電圧化は耐ノイズ性の低下につながることから、
低電圧化された半導体素子を搭載するパッケージには耐
ノイズ性の向上を図ることが求められている。ここで、
パッケージの耐ノイズ性の向上を図るためには、第1に
パッケージ内信号線のインダクタンスを低減する、第2
にパッケージ内信号線の対接地容量を増大させる、等が
有効であることが知られている。これらのうち、信号線
のインダクタンスの低減には、パッケージサイズの小型
化や入出力端子部分でのインダクタンス効果の低減等が
有効である。上述したBGAパッケージは、これらの要
求特性を満足するものであり、耐ノイズ性を高めたパッ
ケージ構造として注目されている。On the other hand, with respect to the semiconductor element itself, there is an increasing demand for higher speed and lower power consumption, and in order to meet such demand, the power supply voltage and the threshold voltage tend to be lowered. There is. Of these, it is desired to reduce the power supply voltage while maintaining a high operating frequency such as 100 MHz. However, since lowering the power supply voltage leads to lower noise resistance,
It is required to improve the noise resistance of a package in which a semiconductor element having a reduced voltage is mounted. here,
In order to improve the noise resistance of the package, firstly, the inductance of the signal line in the package is reduced.
It is known that increasing the capacitance to ground of the signal line in the package is effective. Among these, to reduce the inductance of the signal line, it is effective to reduce the package size and the inductance effect in the input / output terminal portion. The BGA package described above satisfies these required characteristics, and is attracting attention as a package structure with improved noise resistance.
【0006】しかし、従来構造のBGAパッケージは、
必ずしも十分に耐ノイズ性を満足しているわけではな
く、例えば高周波動作型の半導体素子では、電源電圧の
低電圧化により耐同時スイッチングノイズに対するマー
ジンが小さくなっており、さらにパッケージの耐ノイズ
性の向上を図ることが求められている。そこで、上述し
たパッケージ内信号線の対接地容量を増大させることが
検討されている。However, the BGA package having the conventional structure is
It does not necessarily satisfy the noise resistance sufficiently. For example, in a high frequency operation type semiconductor element, the margin for the simultaneous switching noise resistance is reduced due to the lowering of the power supply voltage, and the noise resistance of the package is further improved. There is a demand for improvement. Therefore, increasing the capacitance to ground of the above-mentioned signal line in the package has been studied.
【0007】パッケージ内信号線の対接地容量を増大さ
せるためには、例えば誘電率の大きい絶縁材料を使用す
ることが考えられるが、このような高誘電率の絶縁材料
を用いたパッケージでは信号線間の容量も増大してしま
うため、クロストークノイズが大きくなるという問題が
生じる。また、パッケージ全体としての誘電率の増大は
信号遅延の原因となり、特に高周波動作型の半導体素子
では出力波形のなまり等を招くことになる。In order to increase the capacitance of the signal line in the package to the ground, it is possible to use an insulating material having a large dielectric constant, for example. In a package using such an insulating material having a high dielectric constant, the signal line is used. Since the capacitance between them also increases, there arises a problem that crosstalk noise increases. In addition, the increase in the dielectric constant of the package as a whole causes a signal delay, and particularly in a high frequency operation type semiconductor element, the output waveform is blunted.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、最近
の半導体素子の高集積化や高速動作化、さらには電源電
圧やしきい電圧の低電圧化等に伴って、半導体用パッケ
ージに対する要求特性は年々厳しくなっている。特に、
電源電圧の低電圧化による耐ノイズ性の低下が問題とな
っており、例えばパッケージ内信号線の対接地容量を増
大させて同時スイッチングノイズの低減を図ることが検
討されているが、この信号線の対接地容量の増大と共に
信号線間の容量も増大し、その結果クロストークノイズ
が大きくなるという問題が生じる。さらに、信号遅延も
増大してしまう。最近では動作周波数が数100MHz以上と
いうような半導体素子も出現しており、このような動作
周波数の半導体素子を搭載する際には、特に信号線のク
ロストークノイズや同時スイッチングノイズを低減する
ことが重要になってきている。As described above, with the recent trend toward higher integration of semiconductor elements, higher speed operation, and lowering of power supply voltage and threshold voltage, the required characteristics of semiconductor packages have been improved. Is getting tougher year by year. Especially,
There is a problem of lowering noise resistance due to lower power supply voltage. For example, it is considered to increase the capacitance to ground of the signal line in the package to reduce the simultaneous switching noise. The capacitance between the signal lines also increases with the increase in the capacitance to ground, and as a result, there arises a problem that crosstalk noise increases. Further, the signal delay also increases. Recently, semiconductor elements with an operating frequency of several 100 MHz or more have also appeared, and when mounting semiconductor elements with such an operating frequency, it is particularly necessary to reduce crosstalk noise and simultaneous switching noise of signal lines. Getting important.
【0009】このようなことから、高集積化、高周波動
作化、低電圧化された半導体素子を搭載する半導体用パ
ッケージにおいては、信号線間の電気容量の増大を抑制
しつつ対接地容量を増大させて、同時スイッチングノイ
ズおよびクロストークノイズを共に低減することが課題
とされている。From the above, in a semiconductor package having a highly integrated, high-frequency operation, and low-voltage semiconductor element, the capacitance to ground is increased while suppressing the increase in the electrical capacitance between the signal lines. Therefore, it is an object to reduce both the simultaneous switching noise and the crosstalk noise.
【0010】本発明は、このように半導体素子の高集積
化、高周波動作化、低電圧化等に対処するためになされ
たもので、信号線間の電気容量の増大を抑制しつつ対接
地容量を増大させることによって、各種ノイズの低減を
同時に図ることを可能にした半導体用パッケージを提供
することを目的としている。The present invention has been made in order to cope with the high integration, high frequency operation, low voltage, etc. of the semiconductor element as described above, and suppresses the increase in the electric capacity between the signal lines while suppressing the capacitance to ground. It is an object of the present invention to provide a semiconductor package capable of simultaneously reducing various types of noise by increasing the noise.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体用パッケ
ージは、請求項1に記載したように、絶縁性基板と、前
記絶縁性基板の表面および内部の少なくとも一方に設け
られ、所望の配線パターンにしたがって配置された複数
の信号配線と、前記絶縁性基板の表面および内部の少な
くとも一方に設けられたグランド配線および電源配線と
を具備する半導体用パッケージにおいて、前記絶縁性基
板は、前記複数の信号配線間の電気容量が前記信号配線
と前記グランド配線または電源配線との間の電気容量よ
り小さくなるように、前記信号配線と前記グランド配線
または電源配線との間に配置された高誘電率部と、前記
複数の信号配線間に配置された低誘電率部とを有するこ
とを特徴としている。As described in claim 1, a semiconductor package according to the present invention is provided on an insulating substrate and at least one of the surface and the inside of the insulating substrate, and has a desired wiring pattern. A plurality of signal wirings arranged according to the above, and a ground wiring and a power supply wiring provided on at least one of the surface and the inside of the insulating substrate, wherein the insulating substrate is the plurality of signals. A high dielectric constant portion arranged between the signal wiring and the ground wiring or the power supply wiring so that the electric capacitance between the wirings becomes smaller than the electric capacity between the signal wiring and the ground wiring or the power supply wiring. , A low dielectric constant portion disposed between the plurality of signal wirings.
【0012】本発明の半導体用パッケージにおける絶縁
性基板は、表面配線基板および内部配線を有する多層基
板のいずれであってもよく、また絶縁性基板の表面およ
び内部の双方に配線層を有するものであってもよい。The insulating substrate in the semiconductor package of the present invention may be either a surface wiring substrate or a multilayer substrate having internal wiring, and has a wiring layer on both the surface and the inside of the insulating substrate. It may be.
【0013】絶縁性基板が表面配線基板である場合に
は、請求項2に記載したように、絶縁性基板と、前記絶
縁性基板の表面に所望の配線パターンにしたがって配置
された複数の信号配線と、前記絶縁性基板の表面に設け
られたグランド配線および電源配線とを具備する半導体
用パッケージにおいて、前記絶縁性基板は、前記複数の
信号配線間の電気容量が前記信号配線と前記グランド配
線または電源配線との間の電気容量より小さくなるよう
に、前記信号配線とそれに隣接する前記グランド配線ま
たは電源配線との間に配置された高誘電率部と、隣接す
る前記複数の信号配線間に配置された低誘電率部とを有
することを特徴とするものである。When the insulating substrate is a surface wiring substrate, as described in claim 2, the insulating substrate and a plurality of signal wirings arranged on the surface of the insulating substrate according to a desired wiring pattern. And a semiconductor package including a ground wiring and a power supply wiring provided on the surface of the insulating substrate, wherein the insulating substrate has an electric capacitance between the plurality of signal wirings and the signal wiring and the ground wiring or A high dielectric constant portion arranged between the signal wiring and the ground wiring or the power wiring adjacent to the signal wiring so as to be smaller than the electric capacity between the signal wiring and the plurality of signal wirings adjacent to each other. And a low dielectric constant portion which has been formed.
【0014】また、絶縁性基板が内部配線層を有する多
層基板である場合には、請求項3に記載したように、積
層一体化された複数の絶縁層を有する絶縁性多層基板
と、前記絶縁性多層基板の絶縁層上に配線パターンにし
たがって配置された複数の信号配線と、前記絶縁性多層
基板の他の絶縁層上に設けられたグランド配線および電
源配線とを具備する半導体用パッケージにおいて、前記
信号配線と前記グランド配線または電源配線とに挟まれ
る前記絶縁層は、前記複数の信号配線間の電気容量が前
記信号配線と前記グランド配線または電源配線との間の
電気容量より小さくなるように、前記信号配線と前記グ
ランド配線または電源配線との間に配置された高誘電率
部と、前記複数の信号配線間に配置された低誘電率部と
を有することを特徴とするものである。When the insulating substrate is a multilayer substrate having an internal wiring layer, the insulating multilayer substrate having a plurality of insulating layers laminated and integrated, and the insulating substrate In a semiconductor package comprising a plurality of signal wirings arranged according to a wiring pattern on an insulating layer of a conductive multilayer substrate, and a ground wiring and a power supply wiring provided on another insulating layer of the insulating multilayer substrate, The insulating layer sandwiched between the signal wire and the ground wire or the power wire is such that the electric capacity between the plurality of signal wires is smaller than the electric capacity between the signal wire and the ground wire or the power wire. A high dielectric constant portion arranged between the signal wiring and the ground wiring or the power supply wiring, and a low dielectric constant portion arranged between the plurality of signal wirings. It is intended to.
【0015】本発明の半導体用パッケージにおいては、
絶縁性基板が信号配線とグランド配線または電源配線と
の間に配置された高誘電率部と隣接する複数の信号配線
間に配置された低誘電率部とを有しているため、信号配
線の対接地容量を増大させた上で、信号配線間の電気容
量の増大を抑制することができる。従って、同時スイッ
チングノイズの低減を図ると共に、クロストークノイズ
の増加を抑制することが可能となる。In the semiconductor package of the present invention,
Since the insulating substrate has a high dielectric constant portion arranged between the signal wiring and the ground wiring or the power supply wiring and a low dielectric constant portion arranged between a plurality of adjacent signal wirings, It is possible to increase the capacitance to ground and suppress the increase in electrical capacitance between the signal wirings. Therefore, it is possible to reduce simultaneous switching noise and suppress an increase in crosstalk noise.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0017】図1は、本発明の一実施形態による半導体
用パッケージの要部構成を示す断面図であり、図2はそ
の等価回路図である。これらの図に示す半導体用パッケ
ージ1は、表面に配線層2が設けられた絶縁性基板3を
有している。なお、この表面の配線層2は絶縁性基板3
の少なくとも一方の主面に設けられた、図示を省略した
第1および第2の入出力電極に電気的に接続されてい
る。図示を省略した第1および第2の入出力電極のう
ち、一方にはピン端子やバンプ端子等の入出力端子が接
続されて半導体用パッケージ1が構成されている。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a main part of a semiconductor package according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram thereof. The semiconductor package 1 shown in these figures has an insulating substrate 3 on the surface of which a wiring layer 2 is provided. The wiring layer 2 on this surface is an insulating substrate 3
Are electrically connected to first and second input / output electrodes (not shown) provided on at least one of the main surfaces. An input / output terminal such as a pin terminal or a bump terminal is connected to one of the first and second input / output electrodes (not shown) to form the semiconductor package 1.
【0018】上述した配線層2は、信号配線4とグラン
ド配線5を有している。なお図示を省略したが、絶縁性
基板3の表面には電源配線も設けられている。信号配線
4は所望の配線パターンに形成されており、この配線パ
ターンにしたがって配置された複数の信号線4-1、4-2
…を有している。また、グランド配線5も複数存在して
いる。The above-mentioned wiring layer 2 has a signal wiring 4 and a ground wiring 5. Although illustration is omitted, power supply wiring is also provided on the surface of the insulating substrate 3. The signal wiring 4 is formed in a desired wiring pattern, and the plurality of signal lines 4-1 and 4-2 arranged according to this wiring pattern.
…have. Also, there are a plurality of ground wirings 5.
【0019】絶縁性基板3は、各信号線4-1、4-2とそ
れに隣接するグランド配線5との間に配置された高誘電
率部6と、隣接する信号線4-1、4-2間に配置された低
誘電率部7とを有している。これら高誘電率部6および
低誘電率部7は、基本的には信号配線4とグランド配線
5との間の実効的誘電率εS-G と、隣接する信号線4-
1、4-2間の実効的誘電率εS-S とが、εS-G >εS-S
の関係を満足するものであればよい。The insulating substrate 3 has a high dielectric constant portion 6 arranged between each of the signal lines 4-1 and 4-2 and the ground wiring 5 adjacent thereto, and the adjacent signal lines 4-1 and 4-2. And a low dielectric constant portion 7 disposed between the two. These high-dielectric-constant portion 6 and low-dielectric-constant portion 7 basically have an effective dielectric constant ε SG between the signal wiring 4 and the ground wiring 5 and an adjacent signal line 4-
Effective dielectric constant ε SS between 1 and 4-2 is ε SG > ε SS
Anything that satisfies the relationship
【0020】ここで、上述したような配線層2を有する
絶縁性基板3で構成した半導体用パッケージ1において
は、同時スイッチングノイズは信号配線4とグランド配
線5間の電気容量(対接地容量)CS-G に影響され、こ
の対接地容量CS-G が大きいほど同時スイッチングノイ
ズは小さくなる。一方、クロストークノイズは各信号線
4-1、4-2…間の電気容量(信号線間容量)CS-S に影
響され、この信号線間容量CS-S が小さいほどクロスト
ークノイズは小さくなる。信号線間容量CS-Sは、信号
線4-1、4-2…間の各電気容量CS-S1、CS-S2、…C
S-Snの和、すなわちCS-S =CS-S1+CS-S2…+CS-Sn
で表される。Here, in the semiconductor package 1 constituted by the insulating substrate 3 having the wiring layer 2 as described above, the simultaneous switching noise is caused by the electric capacitance (ground capacitance) C between the signal wiring 4 and the ground wiring 5. is affected by the SG, the simultaneous switching noise larger the capacitance to ground C SG becomes small. On the other hand, the crosstalk noise is affected by the electric capacitance (inter-signal line capacitance) C SS between the signal lines 4-1, 4-2, ..., And the smaller the inter-signal line capacitance C SS , the smaller the crosstalk noise. The signal line capacitance C SS is the electric capacitance C S-S1 , C S-S2 , ... C between the signal lines 4-1, 4-2, ...
Sum of S-Sn , that is, C SS = C S-S1 + C S-S2 ... + C S-Sn
It is represented by
【0021】従って、上述した絶縁性基板3において
は、各信号線4-1、4-2とグランド配線5との間に高誘
電率部6を配置することにより、対接地容量CS-G を増
大させているため、同時スイッチングノイズを低減する
ことができる。この際、絶縁性基板3を全て高誘電率材
料で構成すると、各信号線4-1、4-2…間の電気容量C
S-S1、CS-S2、…CS-Snも大きくなり、その結果として
信号線間容量CS-S が大きくなるために、クロストーク
ノイズは逆に増加することになる。これに対して、この
実施形態の半導体用パッケージ1では、各信号線4-1、
4-2間に低誘電率部7を配置しており、これにより信号
線間容量CS-S の増大を抑制、さらには信号線間容量C
S-S を小さくすることを可能にしている。従って、例え
ば高集積化、高周波動作化、低電圧化された半導体素子
を搭載する場合においても、同時スイッチングノイズの
低減を実現した上で、クロストークノイズを低減するこ
とが可能となる。Therefore, in the above-mentioned insulating substrate 3, by arranging the high dielectric constant portion 6 between each signal line 4-1, 4-2 and the ground wiring 5, the capacitance to ground C SG is increased. Therefore, simultaneous switching noise can be reduced. At this time, if the insulating substrate 3 is entirely made of a high dielectric constant material, the electric capacitance C between the signal lines 4-1, 4-2, ...
Since S-S1 , C S-S2 , ..., C S-Sn also increase, and as a result, the inter-signal line capacitance C SS increases, the crosstalk noise increases conversely. On the other hand, in the semiconductor package 1 of this embodiment, the signal lines 4-1 and
The low dielectric constant portion 7 is arranged between 4-2, thereby suppressing an increase in the signal line capacitance C SS , and further, increasing the signal line capacitance C SS.
This makes it possible to reduce SS . Therefore, for example, even when a semiconductor element with high integration, high frequency operation, and low voltage is mounted, it is possible to reduce crosstalk noise after realizing reduction of simultaneous switching noise.
【0022】図3に、信号配線4とグランド配線5間の
電気容量CS-G と各信号線4-1、4-2間の電気容量C
S-S の詳細を示す。信号線−グランド間容量(対接地容
量)CS-G は、CS-G =Cga+Cgss +Cgsu と表すこ
とができる。ここで、Cgaは信号配線4とグランド配線
5間の空気中を通る電気力線の電気容量成分、Cgssは
信号配線4とグランド配線5の電極間の電気容量成分、
Cgsu は信号配線4とグランド配線5間の基板4内を通
る電気力線の電気容量成分である。一方、信号線間容量
CS-S は、CS-S =Csa+Csss +Cssu と表すことが
でき、Csa、Csss 、Cssu は同様である。FIG. 3 shows the electric capacitance C SG between the signal line 4 and the ground line 5 and the electric capacitance C between the signal lines 4-1 and 4-2.
Details of SS are shown. The signal line-ground capacitance (to ground) C SG can be expressed as C SG = C ga + C gss + C gsu . Here, C ga is the electric capacitance component of the line of electric force passing through the air between the signal wiring 4 and the ground wiring 5, and C gss is the electric capacitance component between the electrodes of the signal wiring 4 and the ground wiring 5,
C gsu is an electric capacitance component of a line of electric force passing through the substrate 4 between the signal wiring 4 and the ground wiring 5. On the other hand, the signal line capacitance C SS can be expressed as C SS = C sa + C sss + C ssu, and C sa , C sss , and C ssu are the same.
【0023】Cgss およびCsss は、電極の厚み、間
隔、そこに存在する誘電体の誘電率によって決まる。一
般に、厚みが大きく、間隔が小さく、誘電率が大きいほ
ど電気容量は大きくなる。また、Cgsu およびC
ssu は、電極の幅、間隔、そこに存在する誘電体の誘電
率により決まり、電気容量の大きさの傾向はやはり電極
の間隔が小さく、誘電率が大きいほどは大きくなる(電
極幅はパッケージ設計上同一と考える)。C gss and C sss are determined by the thickness of the electrodes, the spacing, and the dielectric constant of the dielectric material present therein. Generally, the larger the thickness, the smaller the interval, and the larger the dielectric constant, the larger the electric capacity. Also, C gsu and C
ssu is determined by the width of the electrodes, the spacing, and the permittivity of the dielectric that exists there, and the tendency of the magnitude of the capacitance is still the smaller the spacing between the electrodes and the larger the permittivity (the electrode width is the package design Same as above).
【0024】従って、各信号線4-1、4-2とそれに隣接
するグランド配線5との間に誘電率が大きい高誘電率部
6を配置し、かつ隣接する信号線4-1、4-2間に誘電率
が小さい低誘電率部7を配置することによって、隣接す
る信号線4-1、4-2間の電気容量(信号線間容量
CS-S )を抑えたまま、信号配線4とグランド配線5間
の電気容量(対接地容量CS-G )のみを増大させること
ができる。Therefore, the high dielectric constant portion 6 having a large dielectric constant is arranged between each of the signal lines 4-1 and 4-2 and the ground wiring 5 adjacent thereto, and the adjacent signal lines 4-1 and 4-2 are arranged. By arranging the low dielectric constant portion 7 having a small dielectric constant between the two, the signal wiring 4 and the signal wiring 4 can be held while suppressing the electric capacitance (capacity between signal lines C SS ) between the adjacent signal lines 4-1 and 4-2. It is possible to increase only the electric capacitance (to the ground capacitance C SG ) between the ground wirings 5.
【0025】上記説明では同時スイッチングノイズとク
ロストークノイズを同時に低減する場合について説明し
たが、例えば通常の 1種類の絶縁材料からなる絶縁性基
板を基準とし、各信号線とグランド配線との間に基準の
絶縁層より誘電率が大きい高誘電率部6を配置して、同
時スイッチングノイズの低減を図ったり、あるいは各信
号線間に基準の絶縁層より誘電率が小さい低誘電率部7
を配置して、クロストークノイズの低減を図ることも可
能である。このように、高誘電率部6および低誘電率部
7は、これらを比較した場合に少なくともεS-G >ε
S-S を満足するものであればよい。In the above description, the case where the simultaneous switching noise and the crosstalk noise are simultaneously reduced has been described. For example, a standard insulating substrate made of one kind of insulating material is used as a reference, and each signal line and the ground wiring are connected to each other. A high dielectric constant portion 6 having a higher dielectric constant than the reference insulating layer is arranged to reduce simultaneous switching noise, or a low dielectric constant portion 7 having a lower dielectric constant than the reference insulating layer 7 is provided between signal lines.
It is also possible to reduce the crosstalk noise by arranging. As described above, the high dielectric constant portion 6 and the low dielectric constant portion 7 are at least ε SG > ε when compared with each other.
Anything that satisfies the SS will do.
【0026】また、上記実施形態では各信号線4-1、4
-2とグランド配線5との間に高誘電率部6を配置した場
合であるが、高誘電率部6は電源配線との間に配置して
も同様な効果が得られる。すなわち同時スイッチングノ
イズは、信号線とグランド配線または電源配線との間に
高誘電率部を配置することで低減することができる。こ
こまでは、同時スイッチングノイズとクロストークノイ
ズのみに着目して各構成および作用について説明した
が、半導体用パッケージ1においては、さらに信号遅延
を抑制することが望まれる。信号遅延は総容量Ctotal
(=CS-G +CS-S )に支配され、総容量Ctotal が大
きいほど信号遅延は大きくなる。従って、信号遅延の許
容範囲内で対接地容量CS-G を大きくするように、高誘
電率部6の誘電率を設定することが好ましい。Further, in the above embodiment, the signal lines 4-1 and 4 are provided.
This is a case where the high dielectric constant portion 6 is arranged between the -2 and the ground wiring 5, but the same effect can be obtained even if the high dielectric constant portion 6 is arranged between the high dielectric constant portion 6 and the power supply wiring. That is, the simultaneous switching noise can be reduced by disposing the high dielectric constant portion between the signal line and the ground wiring or the power supply wiring. Up to this point, the respective configurations and actions have been described by focusing on the simultaneous switching noise and the crosstalk noise, but it is desired to further suppress the signal delay in the semiconductor package 1. Signal delay is the total capacity C total
Controlled by (= C SG + C SS ), the larger the total capacity C total , the larger the signal delay. Therefore, it is preferable to set the dielectric constant of the high dielectric constant portion 6 so as to increase the capacitance C SG to ground within the allowable range of the signal delay.
【0027】図4に、対接地容量CS-G をパラメータと
したときの同時スイッチングノイズ(△I)と出力波形
のなまりのシュミレーション結果(出力波形が 90%から
10%まで低下する時間で定義)を示す。計算に用いたモ
デルはパッケージサイズが50×50mmで、信号線長を30mm
とした。このパッケージの等価回路(シュミレーション
モデル)を図5に示す。Ls 、Rs 、Cgs、RGND 、L
GND はそれぞれパッケージの信号線のインダクタンス、
電気抵抗、対接地容量、グランドの電気抵抗、インダク
タンスである。また、同時に 8回路がスイッチングする
と仮定した。計算に用いた定数は、Ls =8.2nH、Rs =
2.2Ωであり、電源電圧は3.3Vとした。FIG. 4 shows a simulation result of simultaneous switching noise (ΔI) and rounding of the output waveform when the capacitance C SG to ground is used as a parameter (from 90% of the output waveform.
(Defined as the time to fall to 10%). The model used for the calculation has a package size of 50 x 50 mm and a signal line length of 30 mm.
And The equivalent circuit (simulation model) of this package is shown in FIG. L s , R s , C gs , R GND , L
GND is the inductance of the signal line of the package,
They are electrical resistance, capacitance to ground, electrical resistance of ground, and inductance. It is also assumed that 8 circuits switch at the same time. The constants used for the calculation are L s = 8.2nH, R s =
It was 2.2Ω and the power supply voltage was 3.3V.
【0028】図4から、信号線の対接地容量CS-G (C
gs)が大きくなるほどノイズは小さくなるものの、出力
波形のなまりが大きくなることが分かる。すなわち、信
号遅延が増大する。図4において、の点は信号−信号
線間、信号−グランド線間の材料の誘電率が同じ場合で
あり、の点は後者が前者の約15倍の場合である。ノイ
ズ抑制効果を得る上で、信号配線4−グランド配線5間
の誘電率すなわち高誘電率部6の誘電率εS-G と、信号
線4-1、4-2間の誘電率すなわち低誘電率部7の誘電率
εS-S との比εS-G /εS-S は 1.5以上とすることが好
ましく、また信号遅延の増大を抑える上で10以下とする
ことが好ましい。すなわち、誘電率の比εS-G /εS-S
は 1.5≦εS-G /εS-S ≦10とすることが好ましい。From FIG. 4, the capacitance to ground of the signal line C SG (C
It can be seen that the noise becomes smaller as gs ) becomes larger, but the rounding of the output waveform becomes larger. That is, the signal delay increases. In FIG. 4, the point is the case where the dielectric constant of the material between the signal-signal line and the signal-ground line is the same, and the point is the case where the latter is about 15 times the former. In obtaining the noise suppressing effect, the dielectric constant between the signal wiring 4 and the ground wiring 5, that is, the dielectric constant ε SG of the high dielectric constant portion 6, and the dielectric constant between the signal lines 4-1 and 4-2, that is, the low dielectric constant portion. The ratio ε SG / ε SS to the dielectric constant ε SS of 7 is preferably 1.5 or more, and is preferably 10 or less in order to suppress an increase in signal delay. That is, the dielectric constant ratio ε SG / ε SS
Is preferably 1.5 ≦ ε SG / ε SS ≦ 10.
【0029】次に、上述した実施形態の半導体用パッケ
ージ1の具体的な構成例について説明する。Next, a specific configuration example of the semiconductor package 1 of the above-described embodiment will be described.
【0030】図6に要部を示す半導体用パッケージ1
は、まず絶縁性基板3を高誘電率材料8で作製し、この
高誘電率材料8の各配線間に相当する部分をエッチング
除去して凹部9を形成する(図6−a)。次いで、エッ
チング除去した凹部9に低誘電率材料10を埋め込む
(図6−b)。この後、低誘電率材料10上に信号配線
4およびグランド配線5をそれぞれ所望のパターン状に
形成する。この場合、高誘電率材料8からなる絶縁性基
板3が高誘電率部となり、また低誘電率材料10が低誘
電率部となる。なお、図7に示すように、低誘電率材料
10は信号線4-1、4-2間に相当する部分のみに配置し
てもよい。A semiconductor package 1 whose essential parts are shown in FIG.
First, the insulating substrate 3 is made of the high dielectric constant material 8, and the portions of the high dielectric constant material 8 corresponding to the respective wirings are removed by etching to form the recesses 9 (FIG. 6A). Next, the low dielectric constant material 10 is embedded in the recess 9 removed by etching (FIG. 6-b). Then, the signal wiring 4 and the ground wiring 5 are formed in desired patterns on the low dielectric constant material 10. In this case, the insulating substrate 3 made of the high dielectric constant material 8 becomes the high dielectric constant portion, and the low dielectric constant material 10 becomes the low dielectric constant portion. Note that, as shown in FIG. 7, the low dielectric constant material 10 may be arranged only in the portion corresponding to between the signal lines 4-1 and 4-2.
【0031】上述した高誘電率材料8と低誘電率材料1
0との組合わせとしては、例えば高誘電率材料8として
のアルミナ(比誘電率=約10)、窒化アルミニウム(比
誘電率=約 8)、窒化ケイ素(比誘電率=約 9)等の絶
縁性セラミックス材料と、低誘電率材料10としてのポ
リイミド樹脂(比誘電率=約 3.5)、エポキシ樹脂(比
誘電率=約 5)、テフロン系樹脂(比誘電率= 2〜
3)、BT樹脂(比誘電率=約 4)、PPE樹脂(比誘
電率=約 3)等の絶縁性樹脂材料との組合わせが挙げら
れる。The high dielectric constant material 8 and the low dielectric constant material 1 described above.
As a combination with 0, for example, insulation of alumina (relative permittivity = about 10), aluminum nitride (relative permittivity = about 8), silicon nitride (relative permittivity = about 9), etc. as the high permittivity material 8 Ceramics material, polyimide resin (relative permittivity = about 3.5), epoxy resin (relative permittivity = about 5), Teflon resin (relative permittivity = 2 ~)
3), BT resin (relative permittivity = about 4), PPE resin (relative permittivity = about 3), and other combinations of insulating resin materials.
【0032】また、上記した絶縁性セラミックス材料や
絶縁性樹脂材料は、その内部に空洞(ポア等)を設ける
ことにより誘電率を低下させることができるため、高誘
電率材料8としての高密度絶縁性セラミックス材料と低
誘電率材料10としての低密度絶縁性セラミックス材料
との組合わせや、同様に高密度絶縁性樹脂材料と低密度
絶縁性樹脂材料との組合わせ、さらには高密度絶縁性セ
ラミックス材料と低密度絶縁性樹脂材料との組合わせ等
を適用することができる。さらに、絶縁性セラミックス
材料や絶縁性樹脂材料の中でも材質により誘電率が異な
るため、それらの組合わせを使用することもできる。Further, since the above-mentioned insulating ceramic material and insulating resin material can reduce the dielectric constant by providing a cavity (pore or the like) therein, a high-density insulating material as the high dielectric constant material 8 can be obtained. Combination of a conductive ceramic material and a low-density insulating ceramic material as the low dielectric constant material 10, a combination of a high-density insulating resin material and a low-density insulating resin material, and a high-density insulating ceramic A combination of a material and a low-density insulating resin material can be applied. Further, among the insulating ceramic materials and the insulating resin materials, since the dielectric constants differ depending on the materials, a combination thereof can also be used.
【0033】図8は、上記半導体用パッケージ1の第2
の具体的構成例の要部を示す断面図である。図8に要部
を示す半導体用パッケージは、まず絶縁性基板3を低誘
電率材料10で作製し、この低誘電率材料10からなる
絶縁性基板3上に信号配線4およびグランド配線5をそ
れぞれ所望の回路パターンに形成する(図8−a)。こ
のような回路パターン付き低誘電率材料としては、例え
ばTABテープが挙げられる。この後、信号配線4とグ
ランド配線5との間に、高誘電率材料8を印刷技法等の
手段によりパターニングする(図8−b)。このような
構成の半導体用パッケージにおいては、図3におけるC
gss >Csss の関係が成立し、従ってCS-G >CS-S の
条件を満足する。なお、図9に示すように、上部にさら
に樹脂モールドやポッティング等によりコート層11を
設けてもよい。FIG. 8 shows a second package of the semiconductor package 1.
3 is a cross-sectional view showing the main parts of a specific configuration example of FIG. In the semiconductor package whose main part is shown in FIG. 8, first, the insulating substrate 3 is made of the low dielectric constant material 10, and the signal wiring 4 and the ground wiring 5 are respectively provided on the insulating substrate 3 made of the low dielectric constant material 10. A desired circuit pattern is formed (FIG. 8-a). An example of such a low dielectric constant material with a circuit pattern is a TAB tape. After that, the high dielectric constant material 8 is patterned between the signal wiring 4 and the ground wiring 5 by means such as a printing technique (FIG. 8B). In the semiconductor package having such a structure, C in FIG.
The relationship of gss > C sss is established, and therefore the condition of C SG > C SS is satisfied. As shown in FIG. 9, a coat layer 11 may be further provided on the top by resin molding, potting, or the like.
【0034】上述した各具体的構成例による半導体用パ
ッケージ1は、いずれもεS-G >εS-S の関係を満足す
る高誘電率部と低誘電率部とを有しているため、同時ス
イッチングノイズの低減を実現した上で、クロストーク
ノイズを低減することができる。また、高誘電率部の誘
電率を制御することによって、信号遅延の増大を抑制す
ることができる。従って、これら信号ノイズに起因する
誤動作を抑制することができるため、特に動作周波数が
100MHzを超えるような低電圧駆動型の半導体素子を安定
に動作させることが可能となる。Since the semiconductor package 1 according to each of the above-described specific configuration examples has the high dielectric constant portion and the low dielectric constant portion that satisfy the relationship of ε SG > ε SS , simultaneous switching noise It is possible to reduce the crosstalk noise after realizing the reduction. Further, by controlling the dielectric constant of the high dielectric constant portion, it is possible to suppress an increase in signal delay. Therefore, since malfunctions due to these signal noises can be suppressed, the operating frequency especially
It becomes possible to stably operate a low voltage drive type semiconductor element exceeding 100 MHz.
【0035】半導体用パッケージ1は、前述したよう
に、ピン端子を接合してPGAパッケージとして利用し
たり、またバンプ端子を接合形成してBGAパッケージ
等として利用する。これらのうち、特にパッケージサイ
ズの小型化や端子部分でのインダクタンス効果の低減等
を図ることができるBGAパッケージが、より一層耐ノ
イズ性を高めることができることから好ましい。As described above, the semiconductor package 1 is used as a PGA package by bonding the pin terminals, or as a BGA package by bonding the bump terminals. Among these, the BGA package, which can reduce the package size and the inductance effect in the terminal portion, is particularly preferable because the BGA package can further improve the noise resistance.
【0036】次に、本発明の半導体用パッケージの他の
実施形態について説明する。Next, another embodiment of the semiconductor package of the present invention will be described.
【0037】図10は、本発明の他の実施形態による半
導体用パッケージの要部構成を示す断面図であり、図1
1はその等価回路図である。これらの図に示す半導体用
パッケージ12は、複数の絶縁層13a、13b、13
c…を積層一体化した絶縁性多層基板13を有してお
り、この絶縁性多層基板13内には内層配線14が設け
られている。なお、この内層配線14は絶縁性多層基板
13の少なくとも一方の主面に設けられた、図示を省略
した第1および第2の入出力電極に、図示を省略したビ
アホール等を介して電気的に接続されている。図示を省
略した第1および第2の入出力電極のうち、一方にはピ
ン端子やバンプ端子等の入出力端子が接続されて半導体
用パッケージ12が構成されている。FIG. 10 is a sectional view showing the structure of the main part of a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
1 is its equivalent circuit diagram. The semiconductor package 12 shown in these figures has a plurality of insulating layers 13a, 13b, 13
It has an insulating multilayer substrate 13 in which c ... Are laminated and integrated, and inside layer wiring 14 is provided in this insulating multilayer substrate 13. The inner-layer wiring 14 is electrically connected to first and second input / output electrodes (not shown) provided on at least one main surface of the insulating multilayer substrate 13 through via holes (not shown). It is connected. One of the first and second input / output electrodes (not shown) is connected to one of input / output terminals such as pin terminals and bump terminals to form the semiconductor package 12.
【0038】内層配線14は、絶縁性多層基板13の絶
縁層13b上に形成された信号配線4と、他の絶縁層1
3c上に形成されたグランド配線5とを有している。な
お図示を省略したが、絶縁性多層基板13内には電源配
線も設けられている。信号配線4は所望の配線パターン
に形成されており、この配線パターンにしたがって配置
された複数の信号線4-1、4-2、4-3…を有している。The inner layer wiring 14 includes the signal wiring 4 formed on the insulating layer 13b of the insulating multilayer substrate 13 and the other insulating layer 1
3c and the ground wiring 5 formed on it. Although illustration is omitted, power supply wiring is also provided in the insulating multilayer substrate 13. The signal wiring 4 is formed in a desired wiring pattern and has a plurality of signal lines 4-1, 4-2, 4-3, ... Arranged according to this wiring pattern.
【0039】ここで、上部に信号配線4が形成され、か
つ下側にグランド配線5が配置された絶縁層13b、す
なわち信号配線4とグランド配線5とに挟まれた絶縁層
13bは、各信号線4-1、4-2、4-3とグランド配線5
との間に配置された高誘電率部6と、各信号線4-1、4
-2、4-3間に配置された低誘電率部7とを有している。
これら高誘電率部6および低誘電率部7は、前述した実
施形態と同様に、基本的には信号配線4とグランド配線
5との間の実効的誘電率εS-G と、各信号線6-1、6-
2、6-3間の実効的誘電率εS-S とが、εS-G >εS-S
の関係を満足するものであればよい。Here, the insulating layer 13b in which the signal wiring 4 is formed on the upper side and the ground wiring 5 is arranged on the lower side, that is, the insulating layer 13b sandwiched between the signal wiring 4 and the ground wiring 5 is used for each signal. Wires 4-1, 4-2, 4-3 and ground wiring 5
And the high-dielectric constant portion 6 disposed between the signal lines 4-1 and 4
-2, 4-3, and a low dielectric constant portion 7 disposed between them.
These high-dielectric-constant portion 6 and low-dielectric-constant portion 7 are basically similar to the above-described embodiment in that the effective dielectric constant ε SG between the signal wiring 4 and the ground wiring 5 and each signal line 6-. 1, 6-
The effective dielectric constant ε SS between 2 and 6-3 is ε SG > ε SS
Anything that satisfies the relationship
【0040】上述した絶縁性多層基板13内に内層配線
14を配置して構成した半導体用パッケージ12では、
信号配線4とグランド配線5とに挟まれた絶縁層13b
において、各信号線4-1、4-2、4-3とグランド配線5
との間に高誘電率部6を配置し、対接地容量CS-G を増
大させているため、前述した実施形態と同様に、同時ス
イッチングノイズを低減することができる。また、各信
号線4-1、4-2、4-3間に低誘電率部7を配置してお
り、これにより信号線間容量CS-S の増大を抑制、さら
には信号線間容量CS-S を小さくすることを可能にして
いる。従って、前述した実施形態と同様に、例えば高集
積化、高周波動作化、低電圧化された半導体素子を搭載
する場合においても、同時スイッチングノイズの低減を
実現した上で、クロストークノイズを低減することが可
能となる。In the semiconductor package 12 constructed by disposing the inner layer wiring 14 in the insulating multi-layer substrate 13 described above,
Insulating layer 13b sandwiched between the signal wiring 4 and the ground wiring 5
In, in each signal line 4-1, 4-2, 4-3 and ground wiring 5
Since the high dielectric constant portion 6 is arranged between the and, and the capacitance to ground C SG is increased, the simultaneous switching noise can be reduced as in the above-described embodiment. Further, the low dielectric constant portion 7 is arranged between the signal lines 4-1, 4-2, and 4-3 to suppress the increase of the signal line capacitance C SS , and further, to suppress the signal line capacitance C SS. It is possible to reduce. Therefore, similar to the above-described embodiment, for example, even when a semiconductor element having high integration, high frequency operation, and low voltage is mounted, simultaneous switching noise is reduced and then crosstalk noise is reduced. It becomes possible.
【0041】表1に、低誘電率部7の誘電率を 3で一定
とした上で、高誘電率部6の誘電率を 3、 9、40と変化
させた場合の単位長さ当たりの対接地容量CS-G および
信号線間容量CS-S を示す。なお高誘電率部6および低
誘電率部7の厚さは20μm 、幅はいずれも50μm とし
た。表1にはこの場合の信号線4のインダクタンスLと
抵抗Rを併せて示す。なお、信号線4は厚さ 5μm のC
u配線とした。Table 1 shows that when the permittivity of the low permittivity part 7 is kept constant at 3, and the permittivity of the high permittivity part 6 is changed to 3, 9, 40, the pair per unit length is changed. The ground capacitance C SG and the signal line capacitance C SS are shown. The high dielectric constant portion 6 and the low dielectric constant portion 7 had a thickness of 20 μm and a width of 50 μm. Table 1 also shows the inductance L and the resistance R of the signal line 4 in this case. The signal line 4 is made of C having a thickness of 5 μm.
u wiring.
【0042】[0042]
【表1】 表1から明らかなように、高誘電率部6の誘電率を上げ
ることによって、対接地容量CS-G のみを増大させるこ
とができる。すなわち、例えば電源電圧を低電圧化した
場合においても、クロストークノイズの増大を招くこと
なく、同時スイッチングノイズの低減を図ることができ
る。[Table 1] As is clear from Table 1, by increasing the dielectric constant of the high dielectric constant portion 6, only the capacitance to ground C SG can be increased. That is, for example, even when the power supply voltage is lowered, it is possible to reduce the simultaneous switching noise without increasing the crosstalk noise.
【0043】上記説明では同時スイッチングノイズとク
ロストークノイズを同時に低減する場合について説明し
たが、例えば通常の 1種類の絶縁材料からなる絶縁性多
層基板を基準として、前述した実施形態と同様に、同時
スイッチングノイズやクロストークノイズの低減を図る
ことができる。また、高誘電率部6は電源配線との間に
配置しても同様な効果が得られる。In the above description, the case where the simultaneous switching noise and the crosstalk noise are simultaneously reduced has been described. However, similar to the above-described embodiment, the simultaneous multi-layer substrate made of one type of insulating material is used as the reference. It is possible to reduce switching noise and crosstalk noise. Further, the same effect can be obtained even if the high dielectric constant portion 6 is arranged between the high dielectric constant portion 6 and the power supply wiring.
【0044】さらに、信号遅延の抑制に関しても前述し
た実施形態と同様であり、信号遅延の許容範囲内で対接
地容量CS-G を大きくするように、高誘電率部6の誘電
率を設定することが好ましい。具体的には、前述した実
施形態と同様に、ノイズ抑制効果を得る上で、信号配線
4−グランド配線5間の誘電率すなわち高誘電率部6の
誘電率εS-G と、各信号線4-1、4-2、4-3間の誘電率
すなわち低誘電率部7の誘電率εS-S との比εS-G /ε
S-S は 1.5以上とすることが好ましく、また信号遅延の
増大を抑える上で10以下とすることが好ましい。Further, the suppression of the signal delay is the same as in the above-described embodiment, and the dielectric constant of the high dielectric constant portion 6 is set so that the capacitance C SG to ground is increased within the allowable range of the signal delay. Is preferred. Specifically, similar to the above-described embodiment, in order to obtain the noise suppressing effect, the dielectric constant between the signal wiring 4 and the ground wiring 5, that is, the dielectric constant ε SG of the high dielectric constant portion 6, and each signal line 4-. Dielectric constant between 1, 4-2 and 4-3, that is, the ratio to the dielectric constant ε SS of the low dielectric constant portion 7 ε SG / ε
SS is preferably 1.5 or more, and is preferably 10 or less in order to suppress an increase in signal delay.
【0045】次に、上述した実施形態の半導体用パッケ
ージ12の具体的な構成例について説明する。Next, a specific configuration example of the semiconductor package 12 of the above-described embodiment will be described.
【0046】図12は、上記半導体用パッケージ12の
第1の具体的構成例の要部を示す断面図である。なお、
図12は信号配線4、絶縁層13bおよびグランド配線
5のみを図示したものであり、以下に示す他の具体的構
成例を示す図も同様である。図12に要部を示す半導体
用パッケージ12は、まず絶縁層13bを高誘電率材料
8で作製し、その上に信号配線4を所望のパターン状に
形成した後、高誘電率材料8の各信号線4-1、4-2、4
-3間に位置する部分をエッチング除去して凹部9を形成
する(図12−a)。この後、エッチング除去した凹部
9に低誘電率材料10を埋め込む(図12−b)。な
お、信号配線4の形成は低誘電率材料10を埋め込んだ
後に実施してもよい。この場合、高誘電率材料8が高誘
電率部となり、また低誘電率材料10が低誘電率部とな
る。高誘電率材料8および低誘電率材料10としては、
前述した実施形態で例示した組合わせと同様なものを使
用することができる。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the main parts of the first specific structural example of the semiconductor package 12. In addition,
FIG. 12 illustrates only the signal wiring 4, the insulating layer 13b, and the ground wiring 5, and the same applies to the drawings showing other specific configuration examples described below. In the semiconductor package 12 whose main part is shown in FIG. 12, first, the insulating layer 13b is made of the high dielectric constant material 8 and the signal wiring 4 is formed thereon in a desired pattern. Signal lines 4-1, 4-2, 4
The portion located between -3 is removed by etching to form the recess 9 (FIG. 12-a). After that, the low dielectric constant material 10 is embedded in the recess 9 removed by etching (FIG. 12-b). The signal wiring 4 may be formed after the low dielectric constant material 10 is embedded. In this case, the high dielectric constant material 8 becomes the high dielectric constant portion, and the low dielectric constant material 10 becomes the low dielectric constant portion. As the high dielectric constant material 8 and the low dielectric constant material 10,
A combination similar to the combination exemplified in the above-described embodiment can be used.
【0047】なお、絶縁性多層基板13としての構造や
強度等の点で問題がなければ、図13に示すように、エ
ッチングにより形成した凹部9を直接低誘電率部として
用いることもできる。この場合、絶縁層13bは高誘電
率材料8で形成したものに限らず、種々の絶縁材料を使
用することができる。If there is no problem in terms of the structure and strength of the insulating multi-layer substrate 13, the recess 9 formed by etching can be directly used as the low dielectric constant portion as shown in FIG. In this case, the insulating layer 13b is not limited to the one formed of the high dielectric constant material 8, and various insulating materials can be used.
【0048】図14は、上記半導体用パッケージ12の
第2の具体的構成例の要部を示す断面図である。図14
に要部を示す半導体用パッケージ12は、グランド配線
5側に配置した高誘電率材料8と、その上に配置した低
誘電率材料10とによって、絶縁層13bを構成してい
る。高誘電率材料8および低誘電率材料10の具体的な
材料は前述した通りである。FIG. 14 is a cross-sectional view showing the main parts of a second specific structural example of the semiconductor package 12. FIG.
In the semiconductor package 12 whose main part is shown in FIG. 1, the high dielectric constant material 8 arranged on the ground wiring 5 side and the low dielectric constant material 10 arranged on the ground dielectric line 5 constitute an insulating layer 13b. Specific materials of the high dielectric constant material 8 and the low dielectric constant material 10 are as described above.
【0049】このような構成においては、各信号線4-
1、4-2、4-3間の誘電率εS-S は低誘電率材料10に
よって決まり、信号配線4とグランド配線5間の誘電率
εS-Gは高誘電率材料8と低誘電率材料10とにより決
まるため、εS-G >εS-S の関係を満足させることがで
きる。In such a configuration, each signal line 4-
The dielectric constant ε SS between 1, 4-2 and 4-3 is determined by the low dielectric constant material 10, and the dielectric constant ε SG between the signal wiring 4 and the ground wiring 5 is the high dielectric constant material 8 and the low dielectric constant material 10. Therefore, the relationship of ε SG > ε SS can be satisfied.
【0050】図15は、上記半導体用パッケージ12の
第3の具体的構成例の要部を模式的に示す断面図であ
る。図15に要部を示す半導体用パッケージ12は、絶
縁層13bを誘電率に異方性を有する絶縁材料15で形
成している。この誘電率異方性絶縁材料15は、縦方向
(信号線−グランド配線方向)の誘電率εT と横方向
(信号線間方向)の誘電率εL とが異なり、誘電率εT
>誘電率εL となるように形成されている。このような
誘電率異方性絶縁材料15としては、窒化アルミニウム
や窒化ホウ素等の単結晶膜、横方向に伸して異方性を持
たせた高分子材料等が挙げられる。このような構成にお
いても、εS-G >εS-S の関係を満足させることができ
る。FIG. 15 is a sectional view schematically showing a main part of a third concrete structural example of the semiconductor package 12. In the semiconductor package 12 whose main part is shown in FIG. 15, the insulating layer 13b is formed of an insulating material 15 having anisotropy in dielectric constant. The dielectric anisotropy insulating material 15, the vertical direction - is different from the dielectric constant epsilon L permittivity epsilon T and lateral (signal line ground line direction) (the signal line between direction), the dielectric constant epsilon T
It is formed to have a dielectric constant ε L. Examples of such a dielectric anisotropy insulating material 15 include a single crystal film of aluminum nitride, boron nitride, or the like, a polymer material stretched in the lateral direction to have anisotropy, or the like. Even in such a configuration, the relationship of ε SG > ε SS can be satisfied.
【0051】上述した各具体的構成例による半導体用パ
ッケージ12は、いずれもεS-G >εS-S の関係を満足
する高誘電率部と低誘電率部とを形成しているため、同
時スイッチングノイズの低減を実現した上で、クロスト
ークノイズを低減することができる。また、高誘電率部
の誘電率を制御することによって、信号遅延の増大を抑
制することができる。従って、これら信号ノイズに起因
する誤動作を抑制することができるため、特に動作周波
数が100MHzを超えるような低電圧駆動型の半導体素子を
安定に動作させることが可能となる。Since the semiconductor package 12 according to each of the above-described specific configuration examples has the high dielectric constant portion and the low dielectric constant portion that satisfy the relationship of ε SG > ε SS , the simultaneous switching noise of It is possible to reduce the crosstalk noise after realizing the reduction. Further, by controlling the dielectric constant of the high dielectric constant portion, it is possible to suppress an increase in signal delay. Therefore, since malfunctions due to these signal noises can be suppressed, it becomes possible to stably operate a low voltage drive type semiconductor element having an operating frequency exceeding 100 MHz.
【0052】半導体用パッケージ12は、前述したよう
に、ピン端子を接合してPGAパッケージとして利用し
たり、またバンプ端子を接合形成してBGAパッケージ
等として利用する。これらのうち、特にパッケージサイ
ズの小型化や端子部分でのインダクタンス効果の低減等
を図ることができるBGAパッケージが、より一層耐ノ
イズ性を高めることができることから好ましい。As described above, the semiconductor package 12 is used as a PGA package by bonding the pin terminals, or as a BGA package by bonding the bump terminals. Among these, the BGA package, which can reduce the package size and the inductance effect in the terminal portion, is particularly preferable because the BGA package can further improve the noise resistance.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体用
パッケージによれば、信号線間の電気容量の増大を抑制
しつつ対接地容量を増大させることができるため、同時
スイッチングノイズとクロストークノイズを共に低減す
ることが可能となる。従って、半導体素子の高集積化、
高周波動作化、低電圧化等への対応を図った半導体用パ
ッケージを提供することができる。As described above, according to the semiconductor package of the present invention, it is possible to increase the capacitance to ground while suppressing the increase in the electrical capacitance between the signal lines. Therefore, simultaneous switching noise and crosstalk are prevented. It is possible to reduce noise together. Therefore, high integration of semiconductor devices,
It is possible to provide a semiconductor package that is compatible with high frequency operation and low voltage.
【図1】 本発明の一実施形態による半導体用パッケー
ジの要部構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
【図2】 図1に示す半導体用パッケージの等価回路図
である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor package shown in FIG.
【図3】 図1に示す半導体用パッケージの電気容量の
構成要素を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing components of electric capacitance of the semiconductor package shown in FIG.
【図4】 図1に示す半導体用パッケージの対接地容量
とノイズおよび出力波形のなまりとの関係(シュミレー
ション結果)を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship (simulation result) between the capacitance to ground and noise and the rounding of the output waveform of the semiconductor package shown in FIG. 1.
【図5】 図4に示すシュミレーション結果を算出する
ためのパッケージモデルを示す図である。5 is a diagram showing a package model for calculating the simulation result shown in FIG.
【図6】 図1に示す半導体用パッケージの第1の具体
的構成例を示す要部断面図である。6 is a cross-sectional view of a main part showing a first specific configuration example of the semiconductor package shown in FIG.
【図7】 図6に示す具体的構成例の変形例を示す要部
断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of essential parts showing a modified example of the specific configuration example shown in FIG. 6.
【図8】 図1に示す半導体用パッケージの第2の具体
的構成例を示す要部断面図である。8 is a cross-sectional view of a main part showing a second specific configuration example of the semiconductor package shown in FIG.
【図9】 図8に示す具体的構成例の変形例を示す要部
断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of essential parts showing a modified example of the specific configuration example shown in FIG. 8.
【図10】 本発明の他の実施形態による半導体用パッ
ケージの要部構成を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
【図11】 図10に示す半導体用パッケージの等価回
路図である。11 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor package shown in FIG.
【図12】 図10に示す半導体用パッケージの第1の
具体的構成例を示す要部断面図である。12 is a sectional view of a key portion showing a first specific structural example of the semiconductor package shown in FIG.
【図13】 図12に示す具体的構成例の変形例を示す
要部断面図である。13 is a cross-sectional view of essential parts showing a modification of the specific configuration example shown in FIG.
【図14】 図10に示す半導体用パッケージの第2の
具体的構成例を示す要部断面図である。14 is a sectional view of a key portion showing a second specific configuration example of the semiconductor package shown in FIG.
【図15】 図10に示す半導体用パッケージの第3の
具体的構成例を示す要部断面図である。15 is a sectional view of a key portion showing a third specific structural example of the semiconductor package shown in FIG.
1、12…半導体用パッケージ 2……絶縁性基板 4……信号配線 4-1、4-2、4-3…信号線 5……グランド配線 6……高誘電率部 7……低誘電率部 8……高誘電率材料 10…低誘電率材料 13…絶縁性多層基板 13a、13b、13c…絶縁層 1, 12 ... Semiconductor package 2 ... Insulating substrate 4 ... Signal wiring 4-1, 4-2, 4-3 ... Signal wiring 5 ... Ground wiring 6 ... High dielectric constant part 7 ... Low dielectric constant Part 8 ... High dielectric constant material 10 ... Low dielectric constant material 13 ... Insulating multi-layer substrate 13a, 13b, 13c ... Insulating layer
Claims (3)
よび内部の少なくとも一方に設けられ、所望の配線パタ
ーンにしたがって配置された複数の信号配線と、前記絶
縁性基板の表面および内部の少なくとも一方に設けられ
たグランド配線および電源配線とを具備する半導体用パ
ッケージにおいて、 前記絶縁性基板は、前記複数の信号配線間の電気容量が
前記信号配線と前記グランド配線または電源配線との間
の電気容量より小さくなるように、前記信号配線と前記
グランド配線または電源配線との間に配置された高誘電
率部と、前記複数の信号配線間に配置された低誘電率部
とを有することを特徴とする半導体用パッケージ。1. An insulating substrate, a plurality of signal wirings provided on at least one of the surface and the inside of the insulating substrate and arranged according to a desired wiring pattern, and at least the surface and the inside of the insulating substrate. In a semiconductor package including a ground wire and a power wire provided on one side, the insulating substrate has an electrical capacitance between the signal wires and the ground wire or the power wire. It has a high dielectric constant portion arranged between the signal wiring and the ground wiring or the power supply wiring so as to be smaller than the capacitance, and a low dielectric constant portion arranged between the plurality of signal wirings. And semiconductor packages.
所望の配線パターンにしたがって配置された複数の信号
配線と、前記絶縁性基板の表面に設けられたグランド配
線および電源配線とを具備する半導体用パッケージにお
いて、 前記絶縁性基板は、前記複数の信号配線間の電気容量が
前記信号配線と前記グランド配線または電源配線との間
の電気容量より小さくなるように、前記信号配線とそれ
に隣接する前記グランド配線または電源配線との間に配
置された高誘電率部と、隣接する前記複数の信号配線間
に配置された低誘電率部とを有することを特徴とする半
導体用パッケージ。2. An insulating substrate, a plurality of signal wirings arranged on the surface of the insulating substrate according to a desired wiring pattern, and a ground wiring and a power supply wiring provided on the surface of the insulating substrate. In the semiconductor package, the insulating substrate is adjacent to the signal wiring such that the capacitance between the plurality of signal wirings is smaller than the capacitance between the signal wiring and the ground wiring or the power supply wiring. And a low dielectric constant portion disposed between the plurality of adjacent signal wirings, and a high dielectric constant portion disposed between the ground wiring and the power supply wiring.
絶縁性多層基板と、前記絶縁性多層基板の絶縁層上に配
線パターンにしたがって配置された複数の信号配線と、
前記絶縁性多層基板の他の絶縁層上に設けられたグラン
ド配線および電源配線とを具備する半導体用パッケージ
において、 前記信号配線と前記グランド配線または電源配線とに挟
まれる前記絶縁層は、前記複数の信号配線間の電気容量
が前記信号配線と前記グランド配線または電源配線との
間の電気容量より小さくなるように、前記信号配線と前
記グランド配線または電源配線との間に配置された高誘
電率部と、前記複数の信号配線間に配置された低誘電率
部とを有することを特徴とする半導体用パッケージ。3. An insulating multilayer substrate having a plurality of insulating layers laminated and integrated, and a plurality of signal wirings arranged on the insulating layer of the insulating multilayer substrate according to a wiring pattern,
In a semiconductor package including a ground wiring and a power wiring provided on another insulating layer of the insulating multilayer substrate, the insulating layer sandwiched between the signal wiring and the ground wiring or the power wiring is A high dielectric constant arranged between the signal wiring and the ground wiring or the power supply wiring so that the electric capacitance between the signal wiring and the signal wiring is smaller than the electric capacity between the signal wiring and the ground wiring or the power supply wiring. And a low dielectric constant portion disposed between the plurality of signal wirings, a semiconductor package.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33362196A JPH09321176A (en) | 1996-03-27 | 1996-12-13 | Semiconductor package |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7225196 | 1996-03-27 | ||
JP8-72251 | 1996-03-27 | ||
JP33362196A JPH09321176A (en) | 1996-03-27 | 1996-12-13 | Semiconductor package |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09321176A true JPH09321176A (en) | 1997-12-12 |
Family
ID=26413394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33362196A Withdrawn JPH09321176A (en) | 1996-03-27 | 1996-12-13 | Semiconductor package |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09321176A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6787398B2 (en) | 2000-05-24 | 2004-09-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of fabricating a high frequency signal amplification device |
JP2009055071A (en) * | 2008-12-10 | 2009-03-12 | Panasonic Corp | Circuit board and manufacturing method thereof |
JP2010245573A (en) * | 2010-08-03 | 2010-10-28 | Panasonic Corp | Circuit board and manufacturing method thereof |
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WO2022124179A1 (en) * | 2020-12-07 | 2022-06-16 | 株式会社村田製作所 | Circuit substrate and method for manufacturing circuit substrate |
WO2022249532A1 (en) * | 2021-05-24 | 2022-12-01 | ソニーグループ株式会社 | Circuit board, low-dielectric structure, and method for producing circuit board |
-
1996
- 1996-12-13 JP JP33362196A patent/JPH09321176A/en not_active Withdrawn
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