(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路用基板に半導体集積回路が実装され、半導体集積回路に設けられたパッドと半導体集積回路用基板に設けられたパッド及び配線パターンとをワイヤボンディングにより接続した半導体装置において、
前記半導体集積回路用基板における前記半導体集積回路の周辺には、電源電位供給用リングパターンおよび基準電位供給用リングパターンが設けられており、前記ワイヤボンディングには、半導体集積回路に設けられた電源電位用パッドと半導体集積回路用基板に設けられた電源電位供給用リングパターンとを接続した電源用ワイヤボンディングと、半導体集積回路に設けられた基準電位用パッドと半導体集積回路用基板に設けられた基準電位供給用リング用パターンとを接続した基準電位用ワイヤボンディングと、半導体集積回路に設けられた信号用パッドと半導体集積回路用基板に設けられた信号用パターンとを接続した信号用ワイヤボンディングと、半導体集積回路に設けられた電源電位用パッドと、半導体集積回路用基板に設けられ他の電気回路と電気的に接続されていないパッドとを接続するスタブ配線となるワイヤボンディングとを有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体集積回路用基板に半導体集積回路が実装され、半導体集積回路に設けられたパッドと半導体集積回路用基板に設けられたパッド及び配線パターンとをワイヤボンディングにより接続した半導体装置において、
前記半導体集積回路用基板における前記半導体集積回路の周辺には、電源電位供給用リングパターンおよび基準電位供給用リングパターンが設けられており、前記ワイヤボンディングには、半導体集積回路に設けられた電源電位用パッドと半導体集積回路用基板に設けられた電源電位供給用リングパターンとを接続した電源用ワイヤボンディングと、半導体集積回路に設けられた基準電位用パッドと半導体集積回路用基板に設けられた基準電位供給用リングパターンとを接続した基準電位用ワイヤボンディングと、半導体集積回路に設けられた信号用パッドと半導体集積回路用基板に設けられた信号用パターンとを接続した信号用ワイヤボンディングと、前記電源電位供給用リングパターンと、前記半導体集積回路用基板上の他の電気回路と電気的に接続されていないパッドとを接続するスタブ配線となるワイヤボンディングとを有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載の半導体装置には更に、前記半導体集積回路に設けられた電源電位用パッドと、半導体集積回路用基板に設けられ他の電気回路と電気的に接続されていないパッドとを接続するスタブ配線となるワイヤボンディングとを有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記スタブ配線となるワイヤボンディングは、一つの前記パッドに対して複数のワイヤボンディングが形成していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記スタブ配線となるワイヤボンディングと接続された電源電位用パッドは、前記半導体集積回路のコーナー部に設けられていることを特徴とする請求項１または３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記スタブ配線となるワイヤボンディングと接続された前記半導体集積回路用基板に設けられたパッドの浮遊容量値をＣと、前記スタブ配線となるワイヤボンディングのインダクタンス値をＬとした時、
【数１】
0005473549.tif 000003
で算出される周波数ｆが、前記半導体集積回路の基本動作周波数の整数倍の周波数であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体集積回路を搭載した半導体装置に関し、特に半導体装置の電源系ノイズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体パッケージ等の半導体装置から発生する高周波ノイズの対策として、電源供給配線とＧＮＤ（グラウンド）用パターンの間にバイパスコンデンサを実装することが知られている。しかしながら、バイパスコンデンサの容量は限られており、バイパスコンデンサからの電流のみで、半導体装置への電流のすべてを供給することは難しい。そのため、基幹電源から直接半導体装置に供給される電流が少なからず生じている。
【０００３】
基幹電源からの電流供給により、プリント回路板に広がる高周波ノイズの対策が特許文献１に示されている。特許文献１には、プリント回路板上において、バイパスコンデンサと基幹電源との間にスタブ配線を設けて、電源供給経路よりも低いインピーダンスを構成することが記載されている。すなわち、高周波ノイズを含んだ電流をスタブ配線に引き込ませて、オープン端で反射させることで半導体集積回路からのノイズ電流を相殺している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４０２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年のプリント回路板の高密度化により、プリント回路板に形成可能なスタブ配線の長さや幅は非常に限られてきている。従って、スタブ配線のインピーダンスの調整幅は非常に小さく、充分なノイズ低減効果を得ることが困難となっている。
【０００６】
そこで本出願の発明の目的は、プリント回路板の高密度実装を実現しながら、高周波ノイズを効果的に抑制する構成を提供する事にあります。また、半導体集積回路に応じてフィルタ定数を大きく調整可能な半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、半導体集積回路用基板に半導体集積回路が実装され、半導体集積回路に設けられたパッドと半導体集積回路用基板に設けられたパッド及び配線パターンとをワイヤボンディングにより接続した半導体装置において、前記半導体集積回路用基板における前記半導体集積回路の周辺には、電源電位供給用リングパターンおよび基準電位供給用リングパターンが設けられており、前記ワイヤボンディングには、半導体集積回路に設けられた電源電位用パッドと半導体集積回路用基板に設けられた電源電位供給用リングパターンとを接続した電源用ワイヤボンディングと、半導体集積回路に設けられた基準電位用パッドと半導体集積回路用基板に設けられた基準電位供給用リング用パターンとを接続した基準電位用ワイヤボンディングと、半導体集積回路に設けられた信号用パッドと半導体集積回路用基板に設けられた信号用パターンとを接続した信号用ワイヤボンディングと、半導体集積回路に設けられた電源電位用パッドと、半導体集積回路用基板に設けられ他の電気回路と電気的に接続されていないパッドとを接続するスタブ配線となるワイヤボンディングとを有している半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、半導体装置の内部の空き領域を利用してスタブ配線を形成しているため、プリント回路板の高密度実装を妨げることなく、ノイズ低減効果を発揮することができる。また、スタブ配線の自由度も高いため、抑制するノイズ周波数に対して、最適な形状とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置の模式図
【図２】第２の実施の形態に係る半導体装置の模式図
【図３】第３の実施の形態に係る半導体装置の模式図
【図４】他の実施の形態に係る半導体装置の模式図
【図５】実施例１、２、比較例のシミュレーション結果を示すグラフ
【図６】従来の形態に係る半導体装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態における半導体装置について、図１を用いて説明する。図１では、半導体集積回路１０１と半導体集積回路用基板１０２を実装しており、半導体集積回路１０１と半導体集積回路用基板１０２は、ワイヤボンディングで電気接続されている。半導体集積回路１０１に電源電位を供給するワイヤボンディング１０３は、半導体集積回路用基板１０２上の半導体集積回路１０１の周辺に設けた電源電位用リングパターン１０６（電源用パターン）に接続されている。半導体集積回路１０１にＧＮＤ電位を供給するワイヤボンディング１０４は、半導体集積回路用基板１０２に設けたＧＮＤ用プレーン１０７に接続されている。半導体集積回路１０１から外部との入出力信号を伝播させるワイヤボンディング（信号用ワイヤボンディング）１０５は、それぞれ半導体集積回路用基板１０２に設けられた不図示の信号用パターンに接続されている。なお、図１では、半導体集積回路１０１の周辺に、ＧＮＤ用リングパターン１０７を配置し、その周辺に電源電位用リングパターン１０６を配置している。しかしながら、ＧＮＤ用リングパターン１０７と電源電位用リングパターン１０６の配置は逆であっても構わない。
【００１１】
半導体集積回路１０１のコーナー部には、第１の実施の形態の特徴である電源電位供給用パッド１０８が設けられている。半導体集積回路上の電源電位用パッド１０８は、ワイヤボンディング１１０により、半導体集積回路用基板１０２上の空きスペースに設けられた、他の電気回路と電気的に接続されていないパッド１０９と接続されている。
【００１２】
スタブ配線であるワイヤボンディング（スタブ配線用ワイヤボンディング）１１０に接続されたパッド（スタブ配線用パッド）１０９は所定の面積を有している。これにより、半導体集積回路用基板１０２の他の層に形成されたＧＮＤ（グラウンド）層もしくは電源層との間で、容量成分を持つこととなる。従ってワイヤボンディング１１０とパッド１０９は、半導体集積回路１０１にＧＮＤ用ワイヤボンディング１０４と並列に、ＬＣ共振回路を構成することとなる。ＬＣ共振回路は高周波ノイズのフィルタとして作用するため、半導体集積回路用基板１０２上へのノイズの伝播を抑制することができる。
【００１３】
ワイヤボンディング１１０のインダクタンス値Ｌと電気的にオープン状態であるパッドの浮遊容量値Ｃとすると、最も効果的に抑制できるノイズの周波数ｆとの関係は（式１）に示す事ができる。
【００１４】
【数１】
0005473549.tif 000002
・・（１）
【００１５】
従って式（１）も満足するように、から算出されたインダクタンス値を基本動作周波数の整数倍周波数となるように、スタブ配線であるワイヤボンディング１１０の長さや、パッドの大きさを調整する。さらに、ワイヤボンディング１１０は、他のＧＮＤ用ワイヤボンディング１０４、信号用ワイヤボンディング１０５と３次元的な配置となっている。そのため、パッド１０９の配置位置は、半導体集積回路用基板１０２上の空き領域であればどこでもかまわない。従って、ワイヤボンディング１１０のパターン長やパターン幅の自由度は高い。また半導体集積回路用基板１０２上の空き領域は、プリント配線板と比較するとかなり余裕があり、その点でも半導体装置の内部にスタブを設けることは有効である。
【００１６】
（実施例１）
図１に示した半導体装置を使ってシミュレーションを行った。シミュレーションのモデルは、ワイヤボンディング１１０を直径２０ｕｍ、長さ２ｍｍの金線とし、電気的に接続されていないパッド１０９のサイズは５００ｕｍ角の銅箔としている。そのときのインダクタンス値は２ｎＨ程度で、キャパシタンス値は１ｐＦ程度である。ノイズ伝播の特性は、半導体集積回路１１０に電源電位を供給するパッド群とＧＮＤを供給するパッド群間から計ったものした。伝送する信号の周波数が１０ＭＨｚから１０ＧＨｚの時の透過特性（Ｓ２１）を求めた。その結果を図５に示した。
【００１７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態における半導体装置について、図２を用いて説明する。なお、図１と同じ部材は同じ符号を持って説明する。図２では、図１におけるワイヤボンディング１１０に代えて、ワイヤボンディング２０３が設けられている。ワイヤボンディング２０３は、電源電位用リングパターン１０６に設けられた電源電位供給用パッド２０１と、半導体集積回路用基板１０２上の空きスペースに設けられた、他の電気回路と電気的に接続されていないパッド２０２とを接続している。
【００１８】
スタブ配線であるワイヤボンディング２０３に接続されたパッド２０２は所定の面積を有しており、半導体集積回路用基板１０２の他の層に形成されたＧＮＤ（グラウンド）層もしくは電源層との間で、容量成分を持つこととなる。従ってワイヤボンディング２０３とパッド２０２は、半導体集積回路１０１に電源電位を供給するワイヤボンディング１０４と並列に、ＬＣ共振回路を構成することとなる。ＬＣ共振回路は高周波ノイズのフィルタとして作用するため、半導体集積回路用基板１０２上へのノイズの伝播を抑制することができる。
【００１９】
（実施例２）
図２に示した半導体装置を使ってシミュレーションを行った。シミュレーションのモデルは、ワイヤボンディング１１０を直径２０ｕｍ、長さ１ｍｍの金線とし、電気的に接続されていないパッド１０９のサイズは５００ｕｍ角の銅箔としている。そのときのインダクタンス値は１ｎＨ程度で、キャパシタンス値は１ｐＦ程度である。ノイズ伝播の特性は、半導体集積回路１１０に電源電位を供給するパッド群と基準電位を供給するパッド群間から計ったものとした。伝送する信号の周波数が１０ＭＨｚから１０ＧＨｚの時の透過特性（Ｓ２１）を求めた。その結果を図５に示した。
【００２０】
（比較例）
図６に示した従来の半導体装置を使ってシミュレーションを行った。図６における半導体装置は、図１に示した半導体装置に対して、スタブ配線であるにワイヤボンディング１１０を形成していない形態である。伝送する信号の周波数が１０ＭＨｚから１０ＧＨｚの時の透過特性（Ｓ２１）を求めた。その結果を図５に示した。
【００２１】
図５から分るように、実施例１における透過特性（Ｓ２１）は、比較例に比べて、５ＧＨｚを中心に２ＧＨｚから１０ＧＨｚの間で大幅に減少している。従って２ＧＨｚから１０ＧＨｚのノイズを大幅に抑制することが可能となる。また実施例２における透過特性（Ｓ２１）は、比較例に比べて、３ＧＨｚを中心に１ＧＨｚから８ＧＨｚの間で大幅に減少している。従って３ＧＨｚから８ＧＨｚのノイズを大幅に抑制することが可能となる。
【００２２】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態における半導体装置について、図３を用いて説明する。なお、図１と同じ部材は同じ符号を持って説明する。図３では、図１におけるワイヤボンディング１１０に加えて、ワイヤボンディング３０６、３０９が設けられている。ワイヤボンディング３０６、３０９は、電源電位用リングパターン１０６に設けられた電源電位用パッド３０４、３０７と、半導体集積回路用基板１０２上の空きスペースに設けられたパッド３０５、３０８とを接続している。
【００２３】
ワイヤボンディング１１０以外のスタブ配線であるワイヤボンディング３０６、３０９を設けることにより、ワイヤボンディングのインダクタンス値をより細かく制御する事が可能となる。また、半導体集積回路のノイズ強度に応じたフィルタ定数調整幅も広くすることができる。また、電気的に接続されないパッド３０５、３０６のうち、一歩のパッドの面積を広くすることで、浮遊容量を変化させることができ、半導体集積回路の動作周波数に応じたフィルタ定数調整が効果的に実施できる。
【００２４】
なお、第１、２、３の施の形態におけるワイヤボンディング１１０、２０３、３０６、３０９は、それぞれ１本のワイヤからなっている。しかしながら、図４に示すように、半導体集積回路用基板１０２上の空きスペースに設けられた同一のパッドに複数のワイヤを接続してもかまわない。複数のワイヤとすることで、フィルタ定数調整幅はさらに広くなる。
また、第１、２、３の実施の形態におけるワイヤボンディング１１０、２０３、３０６、３０９は、それぞれ半導体集積回路１０１のコーナー部に設けられている。通常コーナー部はＧＮＤ用、電源用、信号用のワイヤボンディングが密集しておらず、比較的半導体集積回路基板１０３にスペースの空き領域がある。しかしながら、コーナー部以外にスペースの空きの領域がある場合は、コーナー部以外の位置に配置することも可能である。
【００２５】
また、スタブ配線となるワイヤボンディングは、必ずしも半導体集積回路用基板上に設
けられたパッドと接続する必要は無い。他の半導体装置の半導体集積回路用基板上や、プ
リント配線板上に、電気的に接続されていないパッドを設けても良い。
【符号の説明】
【００２６】
１０１  半導体集積回路
１０２  半導体集積回路用基板
１０３  電源電位供給用ワイヤボンディング
１０４  基準電位供給用ワイヤボンディング
１０５  入出力信号用ワイヤボンディング
１０６  電源電位供給用リング
１０７  基準電位供給用プレーン
１０８、２０１  電源電位供給用パッド
１０９、２０２、３０５、３０８  電気的に接続されないパッド
１１０、２０３、３０６、３０９  ワイヤボンディング
【図１】
0005473549.tif 000004
【図２】
0005473549.tif 000005
【図３】
0005473549.tif 000006
【図４】
0005473549.tif 000007
【図５】
0005473549.tif 000008
【図６】
0005473549.tif 000009