專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體封裝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝及其制造方法，特別涉及高頻特性?xún)?yōu)越的半導(dǎo)體封裝及其制造方法。
然而，如果半導(dǎo)體封裝處理的信號(hào)頻率變?yōu)楦哌_(dá)1GHz，電源中的波動(dòng)會(huì)影響頻率特性，所以實(shí)踐中將大尺寸的電容器連接到電源線，以抑制傳輸信號(hào)時(shí)電源中的任何壓降。對(duì)于由安裝在電路板上的半導(dǎo)體芯片組成的現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件，通過(guò)將芯片電容器設(shè)置在與半導(dǎo)體芯片的安裝表面相對(duì)的電路板的表面上或?qū)⑿酒娙萜髟O(shè)置在半導(dǎo)體芯片附近，將電容器安裝在電路上。這樣將芯片電容器設(shè)置得盡可能靠近半導(dǎo)體芯片的連接端，由此盡可能地減少了傳輸路徑的電感。
然而，半導(dǎo)體器件的工作頻率變得較高。如果需要滿(mǎn)足工作時(shí)將電感值減小到不超過(guò)幾pH的條件，甚至將芯片電容器設(shè)置在與安裝半導(dǎo)體芯片的位置相對(duì)的表面上盡可能靠近半導(dǎo)體芯片的位置處的方法也產(chǎn)生問(wèn)題，根據(jù)板的厚度或芯片電容器的尺寸，在與電極連接部分處的電感上升超過(guò)需要的值，不再能得到半導(dǎo)體器件的需要性能。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種高頻特性?xún)?yōu)越的半導(dǎo)體封裝，能容易安裝大尺寸的電容器，由此能夠抑制電源電壓的波動(dòng)，并且能夠減少連接電容器和連接端的布線部分的電感，并且提供一種半導(dǎo)體封裝的制造方法。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，根據(jù)本發(fā)明的第一目的，提供一種半導(dǎo)體封裝，安裝有電容器用于抑制電源電壓波動(dòng)，其中在厚度方向中穿過(guò)板的安裝孔中，電容器由以下組成一端連接到半導(dǎo)體芯片連接端的導(dǎo)線、以預(yù)定厚度覆蓋導(dǎo)線的高介電常數(shù)材料、以及設(shè)置在高介電常數(shù)材料外周邊和安裝孔內(nèi)壁之間的導(dǎo)體層，具有導(dǎo)線作為它的中心的同軸結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選，在厚度方向中穿過(guò)板的安裝孔中，提供在板上的至少一個(gè)信號(hào)線由中心的信號(hào)線、低介電常數(shù)材料、以及導(dǎo)體層組成，形成匹配阻抗的同軸電纜部分。
根據(jù)本發(fā)明的第二方案，提供一種半導(dǎo)體封裝的制造方法，半導(dǎo)體封裝安裝有電容器用于抑制電源電壓波動(dòng)，該方法包括提供在厚度方向中穿過(guò)板的安裝孔并將電容器電纜按壓到安裝孔內(nèi)，由此將電容器安裝到板，電容器電纜由中心的導(dǎo)線、以預(yù)定厚度同軸地覆蓋導(dǎo)線的高介電常數(shù)材料、以及覆蓋高介電常數(shù)材料外周邊的導(dǎo)體包皮組成。
根據(jù)本發(fā)明的第三方案，提供一種半導(dǎo)體封裝的制造方法，半導(dǎo)體封裝安裝有電容器用于抑制電源電壓波動(dòng)，該方法包括提供在厚度方向中穿過(guò)板的安裝孔，在安裝孔的內(nèi)壁上形成導(dǎo)體層，并將電容器電纜壓入到形成有導(dǎo)體層的安裝孔內(nèi)，由此將電容器安裝到板，電容器電纜由中心的導(dǎo)線、以預(yù)定厚度同軸地覆蓋導(dǎo)線的高介電常數(shù)材料組成。
優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明下面參考附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖中示出了其上安裝有半導(dǎo)體芯片10的半導(dǎo)體封裝20。本實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的特點(diǎn)在于電容器30穿過(guò)半導(dǎo)體封裝20的板22，與半導(dǎo)體芯片10的連接端10a的設(shè)置位置匹配。
電容器30由導(dǎo)線32、以預(yù)定厚度覆蓋導(dǎo)線32的高介電常數(shù)材料34、以及覆蓋高介電常數(shù)材料34的外周邊作為導(dǎo)電層的導(dǎo)體包皮36組成。導(dǎo)線32和導(dǎo)體包皮36同心地設(shè)置。由導(dǎo)線32、高介電常數(shù)材料34和導(dǎo)體包皮36形成的電容器30具有同軸結(jié)構(gòu)。高介電常數(shù)材料34用于在導(dǎo)線32和導(dǎo)體包皮36之間獲得需要的靜電電容量。導(dǎo)線32和導(dǎo)體包皮36作為電容器30的電極。高介電常數(shù)材料34由鈦酸鍶、鈦酸鋇或其它高介電常數(shù)材料或有機(jī)材料形成，其中混合高介電常數(shù)材料作為填料以獲得需要的靜電電容量。
在本實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝中，電容器30用于抑制電源電壓的波動(dòng)，由此導(dǎo)線32連接到電源線，覆蓋高介電常數(shù)材料34外周邊的導(dǎo)體包皮36連接到地線變成地電位。由此，電容器30提供在電子電路的電源線和地線之間。
如圖1所示，電容器30裝入厚度方向中穿過(guò)板22的安裝孔中作為同軸結(jié)構(gòu)。導(dǎo)線32直接連接到半導(dǎo)體芯片10的連接端10a。設(shè)置導(dǎo)線32垂直地穿過(guò)電容器30。這既是電容器30的結(jié)構(gòu)部分也是連接連接端10a和電源的布線。為此，連接端10a和電容器以最短的距離連接，同時(shí)布線中沒(méi)有任何彎路。連接電容器30和連接端10a的布線長(zhǎng)度最短，并且布線部分的電感最小。因此，當(dāng)處理幾GHz的高頻信號(hào)時(shí)，可以有效地抑制特性失真。在普通的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)中，電感為200到300pH，但根據(jù)本結(jié)構(gòu)，電感可以減小到10到50pH。
在圖1中，參考數(shù)字40是提供在信號(hào)線的連接部分用于阻抗匹配的同軸電纜。參考數(shù)字41為作為信號(hào)線的導(dǎo)線，42是低介電常數(shù)材料，43是覆蓋低介電常數(shù)材料42外周邊的導(dǎo)體包皮。導(dǎo)體包皮43連接到地線并且變?yōu)榈仉娢?。同軸電纜部分40的特點(diǎn)為形成同軸結(jié)構(gòu)，將形成信號(hào)線的導(dǎo)線41的輸入/輸出端處的阻抗與特性阻抗匹配。低介電常數(shù)材料42是匹配50Ω的特性阻抗使用的介質(zhì)材料。形成電容器30的介質(zhì)材料具有30到40的特定介電常數(shù)，而低介電常數(shù)材料42具有約為3的特定的低介電常數(shù)。
在示出的半導(dǎo)體封裝的例子中，參考數(shù)字45表示類(lèi)似于導(dǎo)線41的信號(hào)線，但沒(méi)有形成同軸結(jié)構(gòu)，這是由于該信號(hào)線用于本實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝中的低頻信號(hào)的輸入/輸出。
參考數(shù)字46為地線。通過(guò)提供在板22內(nèi)層的互連圖形47，地線46電連接到導(dǎo)體包皮36和43，由此導(dǎo)體包皮36和43變成地電位。參考數(shù)字50為提供在板22底部的外部連接端子。通過(guò)焊料球與板22表面上形成的焊盤(pán)52結(jié)合形成外部連接端50。
圖2A到2D示出了以上半導(dǎo)體封裝的制造工藝。
圖2A示出了用形成信號(hào)線45和地線46以及互連圖形47的導(dǎo)線形成的板22。板22可以形成為多層板，由樹(shù)脂制成的芯板組成，在它的兩面上穿過(guò)絕緣層疊置有互連層。
圖2B示出了在厚度方向中穿過(guò)板22形成的安裝孔60和62。通過(guò)在形成以上提到的電容器30和高頻信號(hào)使用的同軸電纜部分40的部分處鉆孔形成安裝孔60和62。形成安裝孔60和62，具有的內(nèi)部直徑尺寸與要安裝到板22的電容器30和同軸電纜部分40的外部直徑尺寸匹配。
圖2C示出了電容器30和同軸電纜部分40安裝到板22中形成的安裝孔60和62中的狀態(tài)。要將電容器30安裝到安裝孔60，將預(yù)先形成的圓柱形的電容器電纜插入到安裝孔60內(nèi)。
圖3A為電容器電纜30a的透視圖。電容器電纜30a由以上提到的導(dǎo)線32、高介電常數(shù)材料34、以及形成長(zhǎng)同軸電纜形的導(dǎo)體包皮36組成。通過(guò)將切成預(yù)定長(zhǎng)度的電容器電纜30a按壓到板22的安裝孔60內(nèi)安裝電容器30。
通過(guò)將電容器30插入到安裝孔60內(nèi)，導(dǎo)體包皮36接觸在安裝孔60的內(nèi)壁露出的互連圖形47，由此互連圖形47和導(dǎo)體包皮36電連接。
注意作為將電容器30安裝到安裝孔60的方法，除使用圖3A所示的電容器電纜30a的方法之外，還可以使用圖3B所示的電容器電纜30b的方法。圖3B所示的電容器電纜30b沒(méi)有圖3A所示電容器電纜30a的導(dǎo)體包皮36。
當(dāng)使用圖3B所示的電容器電纜30b將電容器30安裝到板22時(shí)，首先在板22中形成安裝孔60，然后鍍安裝孔60的內(nèi)壁在安裝孔60的內(nèi)壁形成導(dǎo)體層，接著將圖3B所示的電容器電纜30b按壓在安裝孔60中。此時(shí)，導(dǎo)體層變成地電位，提供在安裝孔60內(nèi)壁的導(dǎo)體層的功能與圖3A所示用于形成電容器30的電容器電纜30a的導(dǎo)體包皮36的功能相同。
用作板22的信號(hào)線的同軸電纜部分40的安裝方法與將電容器30安裝在板22的方法類(lèi)似。即，通過(guò)按與圖3A或3B所示電容器電纜30a或30b相同的方式形成的同軸電纜按壓到提供在板22中的安裝孔62內(nèi)，安裝圖2C所示的同軸電纜部分40。形成的同軸電纜可以帶有低介電常數(shù)材料42外表面的導(dǎo)體包皮，或不帶有導(dǎo)體包皮。當(dāng)?shù)徒殡姵?shù)材料42外表面不形成導(dǎo)體包皮時(shí)，按上面介紹的相同方式鍍安裝孔62的內(nèi)壁形成導(dǎo)電層就足夠了。
圖2D示出了在板22上形成電容器30和同軸電纜部分40之后在板22表面上形成互連圖形的狀態(tài)。通過(guò)電鍍等在板22的上表面和下表面上形成導(dǎo)體層，然后腐蝕導(dǎo)體層形成預(yù)定圖形得到互連圖形。參考數(shù)字52為與外部連接端連接的焊盤(pán)，而參考數(shù)字54為連接半導(dǎo)體芯片10的突點(diǎn)的焊盤(pán)。
以此方式，可以得到安裝有在厚度方向中穿過(guò)板22的電容器30的半導(dǎo)體封裝。如上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝具有形成電源線作為電容器30一部分的導(dǎo)線32，并且導(dǎo)線32直接連接到連接端10a，電源線的長(zhǎng)度最短，由此實(shí)現(xiàn)了抑制電源電壓波動(dòng)和減少電感，形成的封裝具有極好的高頻特性。此外，對(duì)于傳輸高頻信號(hào)的信號(hào)線，通過(guò)與特性阻抗匹配，可以改善高頻特性。由此，可以得到高頻特性?xún)?yōu)越的半導(dǎo)體封裝。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝及其制造方法，可以容易地將電容器安裝到板，由此抑制了電源電壓的波動(dòng)，并且可以使連接電容器和連接端的布線長(zhǎng)度最短，以降低電感。因此，可以提供高頻特性極優(yōu)越的半導(dǎo)體封裝。
雖然參考為了示例選擇的特定實(shí)施例介紹了本發(fā)明，顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以不脫離本發(fā)明的基本概念和范圍進(jìn)行多種修改。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝，安裝有電容器用于抑制電源電壓波動(dòng)，其中在厚度方向中穿過(guò)板的安裝孔中，電容器由以下組成一端連接到半導(dǎo)體芯片連接端的導(dǎo)線、以預(yù)定厚度覆蓋導(dǎo)線的高介電常數(shù)材料、以及設(shè)置在高介電常數(shù)材料外周邊和安裝孔內(nèi)壁之間的導(dǎo)體層，具有導(dǎo)線作為它的中心的同軸結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中在厚度方向中穿過(guò)所述板的安裝孔中，提供在所述板上的至少一個(gè)信號(hào)線由中心的信號(hào)線、低介電常數(shù)材料、以及導(dǎo)體層組成，形成匹配阻抗的同軸電纜部分。
3.一種半導(dǎo)體封裝的制造方法，半導(dǎo)體封裝安裝有電容器用于抑制電源電壓波動(dòng)，包括提供在厚度方向中穿過(guò)板的安裝孔，以及將電容器電纜按壓到所述安裝孔內(nèi)，由此將電容器安裝到所述板，電容器電纜由中心的導(dǎo)線、以預(yù)定厚度同軸地覆蓋導(dǎo)線的高介電常數(shù)材料、以及覆蓋高介電常數(shù)材料外周邊的導(dǎo)體包皮組成。
4.一種半導(dǎo)體封裝的制造方法，半導(dǎo)體封裝安裝有電容器用于抑制電源電壓波動(dòng)，包括提供在厚度方向中穿過(guò)板的安裝孔，在安裝孔的內(nèi)壁上形成導(dǎo)體層，以及將電容器電纜壓入所述形成有所述導(dǎo)體層的安裝孔內(nèi)，由此將電容器安裝到所述板，電容器電纜由中心的導(dǎo)線、以預(yù)定厚度同軸地覆蓋導(dǎo)線的高介電常數(shù)材料組成。
全文摘要
一種高頻特性?xún)?yōu)越的半導(dǎo)體封裝，能容易安裝大尺寸的電容器，由此能夠抑制電源電壓的波動(dòng)，并且能夠減少連接電容器和連接端的布線部分的電感，即，一種半導(dǎo)體封裝，安裝有電容器用于抑制電源電壓波動(dòng)，其中在厚度方向中穿過(guò)板的安裝孔中，電容器由以下組成一端連接到半導(dǎo)體芯片連接端的導(dǎo)線、以預(yù)定厚度覆蓋導(dǎo)線的高介電常數(shù)材料、以及設(shè)置在高介電常數(shù)材料外周邊和安裝孔內(nèi)壁之間的導(dǎo)體層，具有導(dǎo)線作為它的中心的同軸結(jié)構(gòu)，并且提供一種半導(dǎo)體封裝的制造方法。
文檔編號(hào)H01L23/12GK1417856SQ0214644
公開(kāi)日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2002年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者飯島隆廣, 六川昭雄 申請(qǐng)人:新光電氣工業(yè)株式會(huì)社