(57)【要約】【課題】簡便に擾乱磁界の影響を受けないようにした磁気メモリ装置を提供する。【解決手段】磁気メモリ１に接して或いはごく近接した位置に、高透磁率軟磁性材からなる磁気ガイド２を配置して、磁気メモリ１への擾乱磁界の影響を軽減する。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気メモリチップをパッケージングして構成される磁気メモリ装置において、
パッケージ構造体の一部を高透磁率磁性体を含む磁気ガイドとした
ことを特徴とする磁気メモリ装置。
【請求項２】
パッケージ構造体は、磁気メモリチップをダイスボンド剤により搭載するリードフレームと、搭載された磁気メモリチップを封止する樹脂とを有し、前記リードフレーム、ダイスボンド剤、封止樹脂の少なくとも一つが高透磁率磁性体を含む磁気ガイドである
ことを特徴とする請求項１記載の磁気メモリ装置。
【請求項３】
パッケージ構造体は、磁気メモリチップがダイスボンド剤により中央部に接着されるヒートシンクと、このヒートシンクの周辺部に接着されて、磁気メモリチップの端子が引き出される配線板と、磁気メモリチップを封止する樹脂とを有し、前記ヒートシンク、ダイスボンド剤、封止樹脂の少なくとも一つが高透磁率磁性体を含む磁気ガイドである
ことを特徴とする請求項１記載の磁気メモリ装置。
【請求項４】
パッケージ構造体は、引き出し配線が形成され、磁気メモリチップがダイスボンド剤により接着されるベース基板と、磁気メモリチップを封止する樹脂とを有し、前記ベース基板、ダイスボンド剤、封止樹脂の少なくとも一つが高透磁率磁性体を含む磁気ガイドである
ことを特徴とする請求項１記載の磁気メモリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気メモリ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ランダムアクセスメモリ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ；　以下ＭＲＡＭと略記）は、情報の記録担体として強磁性体の磁化方向を利用して、記録情報を随時書き換え、保持、読み出すことができる固体メモリの総称である。ＭＲＡＭのメモリセルは、通常複数の強磁性体を積層した構造を有する。情報の記録は、メモリセルを構成する複数の強磁性体の磁化の相対配置が、平行であるか反平行であるかを２進情報“１”、“０”に対応させて行う。記録情報の書き込みは、各セルの強磁性体の磁化方向を、クロスストライプ状に配置された書き込み線に電流を流して生じる電流磁界によって反転させることによって行われる。
【０００３】
ＭＲＡＭは、記録保持時の消費電力は原理的にゼロであり、また電源を切っても記録保持が行われる不揮発性メモリである。記録情報の読み出しは、メモリセルの電気抵抗が、セルを構成する強磁性体の磁化方向とセンス電流との相対角、または複数の強磁性層間の磁化の相対角によって変化する現象、いわゆる磁気抵抗効果を利用して行う。
【０００４】
ＭＲＡＭは、従来の誘電体を用いた半導体メモリとその機能を比較すると、以下のような利点を有する。
（１）完全な不揮発性であり、また１０１５回以上の書き換えが可能である。
（２）非破壊読み出しが可能であり、リフレッシュ動作を必要としないため読み出しサイクルを短くすることが可能である。
（３））電荷蓄積型のメモリセルに比べ、放射線に対する耐性が強い。
【０００５】
ＭＲＡＭの単位面積あたりの集積度、書き込み、読み出し時間は、概ねＤＲＡＭと同程度となることが予想される。従って不揮発性という大きな特色を生かし、携帯機器用の外部記録装置、ＬＳＩ混載用途、さらにはパーソナルコンピューターの主記憶メモリへの応用が期待されている。
【０００６】
現在実用化の検討が進められているＭＲＡＭでは、メモリセルに強磁性トンネル効果（Ｔｕｎｎｅｌ　Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　：　以下ＴＭＲ効果と略記）を示す素子を用いている（例えば、非特許文献１参照）。ＴＭＲ効果を示す素子（以下、ＴＭＲ素子と略記）は、主として強磁性層／絶縁層／強磁性層からなる三層膜で構成され、電流は絶縁層をトンネルして流れる。トンネル抵抗値は、両強磁性金属層の磁化の相対角の余弦に比例して変化し、両磁化が反平行の場合に極大値をとる。
【０００７】
例えば、ＮｉＦｅ／Ｃｏ／Ａｌ２Ｏ３／Ｃｏ／ＮｉＦｅトンネル接合では、５０［Ｏｅ］以下の低磁界において２５％を越える磁気抵抗変化率が見い出されている（例えば、非特許文献２参照）。ＴＭＲ素子の構造としては、磁界感度改善を目的として、一方の強磁性体に隣接して反強磁性体を配置し、磁化方向を固着させたいわゆるスピンバルブ構造のもの（例えば、非特許文献３参照）、また磁気抵抗変化率のバイアス依存性を改善するために、二重のトンネルバリアを設けたもの（例えば、非特許文献４参照）が知られている。
【０００８】
しかしながら、ギガビット（Ｇｂ）級以上の集積度を持つＭＲＡＭを開発するためには、解決すべき課題が幾つか残っている。その一つは、書き込み電流の低減である。従来提案されているＭＲＡＭでは、配線に電流を流してこれにより発生した磁界でＭＴＪの記録層磁化を反転させる。配線からの発生磁界強度は、配線の電流値と配線−ＭＴＪ間距離に依存して変化するが、従来知られている報告例ではおよそ数［Ｏｅ／ｍＡ］程度である。さらにＴＭＲ素子の記録層の磁化反転閾値（以下スイッチング磁界Ｈｓｗと定義）は、次式のようにＴＭＲ素子の磁化困難軸方向のサイズ（以下セル幅Ｗと定義）に反比例して増大する。
【０００９】
【数１】
Ｈｓｗ＝Ｈｓｗ０＋Ａ／Ｗ
【００１０】
従来知られているＡの値は１０〜２０［Ｏｅ・μｍ］である。
配線の信頼性を考えた場合、エレクトロマイグレーションが一つの制限を与える。エレクトロマイグレーションは配線電流密度で加速され、現在ＬＳＩ製造に用いられているＡｌ−Ｃｕ配線、Ｃｕ配線での電流密度上限はそれぞれ、およそ１０［ｍＡ／μｍ２］，１００［ｍＡ／μｍ２］程度である。仮に、Ｇｂ級の集積度実現に必要な０．１μｍルールでの製造を考えた場合、Ｃｕ配線を用いた場合でも配線に流せる電流値の上限は１ｍＡ程度であり、それにより発生する磁界の値は数［Ｏｅ］程度である。すなわちＧｂ級のＭＲＡＭを実現するには、ＴＭＲ素子のスイッチング磁界を数１０〜数［Ｏｅ］に低減させる必要がある。
【００１１】
しかしながら、このようにスイッチング磁界を下げたＭＲＡＭを使用するにあたっては、外部磁界よる誤書き込みに十分に注意する必要がある。例えば、電子機器に実装する場合、モータ、スピーカーの鉄心、永久磁石からの漏れ磁界、ブラウン管等の空芯コイルからの漏れ磁界、ケース開閉部に使われているマグネットクリップからの漏れ磁界等を考慮する必要がある。その他生活空間においても、マグネットクリップからの漏れ磁界による誤書き込み、データ破壊が生じる可能性がある。
【００１２】
図１及び図２はそれぞれ、永久磁石及び空芯コイルからの漏洩磁束線を模式的に示している。本発明者等の調査によれば、半径５ｍｍ、厚さ２ｍｍの円筒フェライト磁石（表面磁極１３００ｋＧ））において、磁石中心より水平方向に５ｍｍ離れた位置での磁石動径方向の磁界は、約３０［Ｏｅ］であった。一般に民生機器には上述のような多くの磁界源が存在するから、この様な民生機器に磁気メモリを使用するには環境からの擾乱磁界に対して記録された磁気情報を守るシールド構造が必要になる。
【００１３】
例えば、図３は、従来考えられている磁気シールド構造を示している。この例では、磁気メモリを、パーマロイ等の高透磁率軟磁性材で磁気シールドされた完全密閉型パッケージに配置する（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
米国特許５，９３９，７７２号明細書
【非特許文献１】
ＩＳＳＣＣ　２０００　Ｄｉｇｅｓｔ　Ｐａｐｅｒ　ＴＡ７．２
【非特許文献２】
ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇ．，３３，３５５３（１９９７）
【非特許文献３】
Ｊｐｎ．　Ｊ．　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．，３６，　Ｌ２００（１９９７）
【非特許文献４】
Ｊｐｎ．　Ｊ．　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．，３６，　Ｌ１３８０（１９９７）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、磁気シールド材により完全密閉空間を構成するようなパッケージ構造は、パッケージが大型になり、コスト面からもまた実装技術面からも好ましくない。特に、民生用に利用するには問題がある。
【００１６】
この発明は、より簡便に擾乱磁界の影響を受けないようにした磁気メモリ装置を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、磁気メモリチップをパッケージングして構成される磁気メモリ装置において、パッケージ構造体の一部を高透磁率磁性体を含む磁気ガイドとしたことを特徴とする。
【００１８】
この発明において、“高透磁率磁性体”とは、少なくとも１００以上の比透磁率を有し、好ましくは１０００以上の比透磁率を有する磁性体をいう。
パッケージ構造体は例えば、磁気メモリチップをダイスボンド剤により搭載するリードフレームと、搭載された磁気メモリチップを封止する樹脂とを備えて構成される。この場合、リードフレーム、ダイスボンド剤、封止樹脂の少なくとも一つを高透磁率磁性体を含む磁気ガイドとする。
【００１９】
パッケージ構造体は、また、磁気メモリチップがダイスボンド剤により中央部に接着されるヒートシンクと、このヒートシンクの周辺部に接着されて、磁気メモリチップの端子が引き出される配線板と、磁気メモリチップを封止する樹脂とを備えて構成することもできる。この場合、ヒートシンク、ダイスボンド剤、封止樹脂の少なくとも一つを高透磁率磁性体を含む磁気ガイドとすればよい。
【００２０】
更にパッケージ構造体は、引き出し配線が形成され、磁気メモリチップがダイスボンド剤により接着されるベース基板と、磁気メモリチップを封止する樹脂とを備えて構成することもできる。この場合、ベース基板、ダイスボンド剤、封止樹脂の少なくとも一つを高透磁率磁性体を含む磁気ガイドとすればよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図４は、この発明の基本的な考え方を、図３との比較で示している。この発明においては、磁気メモリ１に接して、或いはごく近接した位置に、高透磁率磁性材からなる磁気ガイド２を配置する。これにより、磁気メモリ１の近傍を通る漏洩磁束線を磁気メモリ１内に導くことなく、磁気ガイド２を通すことによって、磁気メモリ１への擾乱磁界の影響を軽減することができる。
【００２２】
この発明が有効となる要件をまとめると、次の３点になる。
（１）磁気メモリに対して高透磁率磁性材の磁気ガイドが配置されること。
（２）磁気メモリの記録層の透磁率に比べて、磁気ガイドの透磁率は１０倍以上大きいこと。
（３）磁気メモリが磁気ガイドにより密閉されることはなく、直方体からなる磁気ガイドの少なくとも一面が開放されていること。
【００２３】
（１），（２）の要件により、磁気メモリの記録層に擾乱磁界の磁束が実質的に通らないようにすることができる。また、（３）の要件によって、パッケージの大型化を防止し、従来の実装技術に大きな変更を加えることなく、従ってコスト高を招くことなく、民生用途に用いられる磁気メモリ装置が得られる。
磁気メモリと磁気ガイドの間の最適距離、磁気ガイドの寸法、材質、透磁率等は具体的な磁気メモリのデバイス構造に応じて決定される。
以下、具体的な実施の形態を説明する。
【００２４】
［実施の形態１］
図５はこの発明の一実施の形態であり、パッケージ構造は通常のＳＩＰパッケージである。磁気メモリチップ１１は、リードフレーム１２のダイパッド１２ａ上にダイスボンド剤（接着剤）を用いて搭載される。磁気メモリチップ１１の端子パッドとリードフレーム１２のインナーリード１２ｂの間は、ボンディングワイヤ１４により接続され、その後樹脂１３によりモールドされている。
【００２５】
図５（ｂ）は、リードフレーム１２の平面図を示しており、ダイパッド１２ａ、インナーフレーム１２ｂ及びアウターフレーム１２ｃを有する。図６に示すように、ダイパッド１２ｂが中心ではなく、隅にあるようなリードフレームであってもよい。通常この種のリードフレームに用いられる材料は、Ｃｕ系材料、Ｆｅ系材料である（例えば、特開平９−７４１５９号公報参照）。
【００２６】
これに対してこの実施の形態では、リードフレーム１２を導電性の高透磁率磁性材で構成する。これにより、リードフレーム１２が磁気ガイドとなり、擾乱磁界の影響を防止することができる。
なお、磁気メモリチップとのボンディング部の接触抵抗を下げるためには、インナーリード部には貴金属メッキが、外部基板との接続のための半田付け性をよくするためには、アウターリード部には貴金属や半田メッキがなされる。
【００２７】
リードフレーム１２として好ましい磁性材料は、方向性電磁鋼板、パーマロイ、各種添加元素を加えたパーマロイ系合金、センダスト、ファインメット等の金属結晶系材料、金属アモルファス箔体、フェライト材料等がある。シールド性能を決定するのは、これら磁性材の透磁率であるが、強磁界下では膜の飽和磁化を考慮する必要もある。従って、要求されるシールド性能に応じて材料を選択すればよい。
【００２８】
膜の飽和磁化をＢ、シールド材の比透磁率をμ、予想される最大外部磁界をＨｍａｘとすれば、Ｂ＜４πμＨｍａｘがシールド材に要求される条件である。例えば、Ｈｍａｘ＝２０Ｏｅ、μ＝１０３とした場合、Ｂは約２Ｔとなり、この場合Ｆｅを主体とする芳香性電磁鋼板が有用である。また、Ｈｍａｘ＝５０Ｏｅ、μ＝１０３とした場合、Ｂは約０．７Ｔとなり、この場合パーマロイ系合金が有用である。　なお、Ｈｍａｘはメモリ記録層の磁化容易軸方向のベクトル成分のみ考慮すればよい。
【００２９】
［実施の形態２］
図５及び図６で説明したリードフレーム１２は、全体が高透磁率磁性材であるが、従来のＣｕ系或いはＦｅ系リードフレームの表面に高透磁率磁性材を被覆して、これを磁気ガイドとしてもよい。高透磁率磁性材膜は、メッキ、蒸着、スパッタ等により形成することができる。或いは、フェライト等の高透磁率磁性材粉末を含む樹脂ペーストを塗布してもよい。
【００３０】
［実施の形態３］
図７は、マルチチップパッケージにこの発明を適用した実施の形態である。磁気メモリチップ１１ａ，１１ｂは、リードフレーム１２のダイパッド１２ａに重ねてダイスボンド剤１５ａ，１５ｂにより接着される。なおチップ１１ａ，１１ａが共に磁気メモリチップではなく、例えばチップ１１ａがロジックＩＣチップであり、チップ１１ｂが磁気メモリチップという組み合わせの場合もある。
【００３１】
この実施の形態でも、先の実施の形態と同様に、リードフレーム１２を高透磁率磁性材で構成するか、或いは少なくともその表面に高透磁率磁性材を被覆する。これにより、リードフレーム１２が磁気ガイドとなる。
【００３２】
［実施の形態４］
図７の構成において、リードフレーム１２は、非磁性の高放熱性金属により構成し、チップを接着するダイスボンド剤１５ａ，１５ｂの少なくとも一方に、高透磁率磁性材を含むものを用いることができる。これにより、ダイスボンド剤１５ａ，１５ｂが磁気ガイドとなる。その様なダイスボンド剤は、高透磁率磁性材微粒子を分散させた塗布型の樹脂剤でもよいし、或いは図８に示すように、粘着性の樹脂シート２１ａ，１２ｂの間に高透磁率磁性箔体２２を挟んだシート材を用いてもよい。
【００３３】
［実施の形態５］
図７の構成において、リードフレーム１２及びダイスボンド剤１５ａ，１５ｂは従来と同様のものとし、封止樹脂１３を磁気ガイドとして機能させることもできる。この場合、樹脂１３のうち、チップ上面を覆う部分１３ｂ或いはチップ下面を覆う部分１３ａのいずれか一方のみに、高透磁率磁性材微粒子を分散させた樹脂を用いればよい。高透磁率磁性材としては、酸化物であるスピネル型フェライト、ガーネット型フェライトが適している。より具体的には、Ｍｎ−Ｚｎフェライト及び添加剤を加えた樹脂、イットリウム鉄ガーネット及び添加剤を加えた樹脂等が用いられる。これらの磁性材の添加によって、樹脂の絶縁性が低下する場合もあるので、アウターリード部が接する箇所には、通常の樹脂を用い、それ以外の部分にのみ高透磁率磁性材を添加するようにしても良い。
【００３４】
［実施の形態６］
ここまでの実施の形態３〜５の組み合わせも可能である。即ち図７の構成において、リードフレーム１２を磁気ガイドにすると同時に、ダイスボンド剤１５ａ，１５ｂを磁気ガイドにする。或いは、リードフレーム１２を磁気ガイドにすると同時に、封止樹脂１３の上部１３ｂ又は下部１３ａを磁気ガイドにする。或いは、ダイスボンド剤１５ａ，１５ｂを磁気ガイドにすると同時に、封止樹脂１３の上部１３ｂ又は下部１３ａを磁気ガイドにする。更には、これらを全て磁気ガイドにすることもできる。
【００３５】
［実施の形態７］
図９は、別の実施の形態のパッケージ構造である。セラミック積層板３１はヒートシンク３３の周辺部に固定され、磁気メモリチップ１１は、そのヒートシンク３３の中央部にダイスボンド剤３４により接着される。磁気メモリチップ１１の端子はセラミック積層板３１の各層配線にボンディングにより接続され、各層配線はスルー配線を介して積層板３１の一面に配置された半田ボール３２に接続されている。
【００３６】
この様なパッケージ構造において、この実施の形態では、ヒートシンク３３を高透磁率磁性材により構成して、これを磁気ガイドとする。良好な放熱性が要求される場合には、ヒートシンク３３の本体はＣｕ，Ａｌ等により構成して、その表面に実施の形態２で示したように高透磁率磁性膜を付着させ、これを磁気ガイドとすればよい。
【００３７】
［実施の形態８］
図９のパッケージ構造において、ヒートシンク３３は非磁性金属とし、ダイスボンド剤３４を高透磁率磁性材の混入剤とする。或いはダイスボンド剤３４として、図８に示したような高透磁率磁性箔体を樹脂シートで挟んだシート材を用いる。この様に、ダイスボンド剤３４を磁気ガイドとすることにより、擾乱磁界の影響を防止することができる。
【００３８】
［実施の形態９］
図９のパッケージ構造において、ヒートシンク３３及びダイスボンド剤３４は従来と同様のものとし、封止樹脂３５に高透磁率磁性材微粒子を分散させた樹脂を用いて、これを磁気ガイドとして機能させることもできる。高透磁率磁性材としては、酸化物であるスピネル型フェライト、ガーネット型フェライトが適している。より具体的には、Ｍｎ−Ｚｎフェライト及び添加剤を加えた樹脂、イットリウム鉄ガーネット及び添加剤を加えた樹脂等が用いられる。
【００３９】
［実施の形態１０］
実施の形態７〜９の組み合わせも可能である。即ち図９の構成において、ヒートシンク３３を磁気ガイドにすると同時に、ダイスボンド剤３４を磁気ガイドにする。或いは、ヒートシンク３３を磁気ガイドにすると同時に、封止樹脂３５を磁気ガイドにする。或いは、ダイスボンド剤３４を磁気ガイドにすると同時に、封止樹脂３５を磁気ガイドにする。更には、これらを全て磁気ガイドにすることもできる。
【００４０】
［実施の形態１１］
図１０は、別の実施の形態のパッケージ構造である。ベース基板４１には、チップ端子を引き出す配線４２が形成され、周囲には半田ボール４３が形成とされている。このベース基板４１に磁気メモリチップ１１はフェースダウンボンディングされ、チップ部は封止樹脂４４で覆われる。
【００４１】
このパッケージ構造において、ベース基板４１を、高透磁率磁性材により構成して、これを磁気ガイドとする。良好な放熱性が要求される場合には、ヒートシンク３３の本体はＣｕ，Ａｌ等により構成して、その表面に高透磁率磁性膜を付着させ、これを磁気ガイドとすればよい。
【００４２】
［実施の形態１２］
図１０のパッケージ構造において、ベース基板４１は従来と同様のものとし、封止樹脂３５に高透磁率磁性材微粒子を分散させた樹脂を用いて、これを磁気ガイドとして機能させることもできる。高透磁率磁性材としては、酸化物であるスピネル型フェライト、ガーネット型フェライトが適している。より具体的には、Ｍｎ−Ｚｎフェライト及び添加剤を加えた樹脂、イットリウム鉄ガーネット及び添加剤を加えた樹脂等が用いられる。
或いは、ベース基板４１を高透磁率磁性材により構成すると同時に、封止樹脂４４に高透磁率磁性材微粒子を分散させた樹脂を用いて、これらを共に磁気ガイドとして機能させることもできる。
【００４３】
［実施の形態１３］
図１１は、別の実施の形態のパッケージ構造である。チップ搭載部に凹部が形成されたベース基板５１は両面配線板であり、両面配線はスルーホール配線により接続されている。このベース基板５１に磁気メモリチップ１１がダイスボンド剤５２により接着され、磁気メモリチップ１１は封止樹脂５３で覆われる。
【００４４】
このパッケージ構造において、ダイスボンド剤５２を高透磁率磁性材の混入剤とする。或いはダイスボンド剤５２として、図８に示したような高透磁率磁性箔体を樹脂シートで挟んだシート材を用いる。この様に、ダイスボンド剤５２を磁気ガイドとすることにより、擾乱磁界の影響を防止することかできる。
【００４５】
［実施の形態１４］
図１１のパッケージ構造において、封止樹脂５３に高透磁率磁性材微粒子を分散させた樹脂を用いて、これを磁気ガイドとして機能させることもできる。或いは封止樹脂５３と共に、ダイスボンド剤５２を磁気ガイドとすることもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、簡便に擾乱磁界の影響を受けないようにした磁気メモリ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】永久磁石の漏洩磁束分布を示す図である。
【図２】空芯コイルの漏洩磁束分布を示す図である。
【図３】従来の磁気シールド型磁気メモリを示す図である。
【図４】この発明による磁気メモリのパッケージングの基本を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態による磁気メモリ装置を示す図である。
【図６】リードフレームの構成例を示す図である。
【図７】他の実施の形態による磁気メモリ装置を示す図である。
【図８】ダイボンド用シート材を示す図である。
【図９】他の実施の形態による磁気メモリ装置を示す図である。
【図１０】他の実施の形態による磁気メモリ装置を示す図である。
【図１１】他の実施の形態による磁気メモリ装置を示す図である。
【符号の説明】
１…磁気メモリ、２…磁気ガイド、１１…磁気メモリチップ、１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）…リードフレーム、１３（１３ａ，１３ｂ）…封止樹脂、１４…ボンディングワイヤ、１５…ダイスボンド剤、２１ａ，２１ｂ…樹脂シート、２２…高透磁率磁性箔体、３１…セラミック積層板、３２…半田ボール、３３…ヒートシンク、３４…ダイスボンド剤、３５…封止樹脂、４１…ベース基板、４２…配線、４３…半田ボール、５１…ベース基板、５２…ダイスボンド剤、５３…封止樹脂。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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