(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体層を有する絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の一主面に接合される半導体チップと、
入力信号線又は出力信号線に接続される信号電極層と接地線に接続される複数の接地電極層と前記両電極層間に介設される複数の誘電体層とを有し、前記絶縁性基板と一体に形成される高周波ノイズバイパス用の積層コンデンサと、
導電性接合層を介して前記絶縁性基板に接合されて前記半導体チップを覆う金属キャップと、を備える電磁波シールド型半導体装置であって、
前記絶縁基板と前記積層コンデンサとで構成される配線基板の他主面及び側面全周を囲覆するように印刷されるとともに、前記導電性接合層を通じて前記金属キャップを接地する絶縁基板囲覆用の接地電極層を有するものであって、
前記信号電極層の対向する２辺は前記複数の誘電体層を介して前記複数の接地電極層に接地されていることを特徴とする電磁波シールド型半導体装置。
【請求項２】
前記積層コンデンサは、前記入力信号線と前記接地線との間に接続される請求項１記載の電磁波シールド型半導体装置。
【請求項３】
前記積層コンデンサは、前記出力信号線と前記接地線との間に接続される請求項１又は２記載の電磁波シールド型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電磁波シールド型半導体装置に関し、特に電磁波ノイズ及びサージノイズなどの高周波ノイズを抑止可能な電磁波シールド型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、ＩＣパッケージの端子に連結される外部入力信号線に電磁誘導や静電結合により重畳される電磁波ノイズやサージノイズの低減のために、ＩＣパッケージの入力端子をなすピンに貫通コンデンサを設けることが行われている。また従来、ＩＣパッケージの内部に侵入する電磁波ノイズによりＩＣパッケージの内部の入力信号線や半導体チップ内の配線に重畳される電磁波ノイズを低減するために、半導体チップを搭載する絶縁性基板を金属製パッケージ（カンパッケージ）で封止することが行われている。
【０００３】
一方、特開昭５３−１０３３７６号公報及び特開平１−１９１４６１号公報は、半導体チップを搭載する多層配線基板又は蓋部に、電源ノイズバイパス用の積層コンデンサを形成し、その一方の電極を高位電源線（以下、電源線ともいう）に接続し、その他方の電極を低位電源線（以下、接地線ともいう）に接続して電源ノイズ（電源線重畳高周波ノイズ）を低減することを開示している。
【０００４】
特開昭５７−４９２５９号公報は、金属板からなるダイスパッド上に半導体チップを搭載するＩＣ封止技術（例えば樹脂モールドＩＣ）において、接地側電極としたこのダイスパッドの非載置面を誘電体層を介して電源側電極に対面させて上記電源ノイズバイパスコンデンサを構成することを開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記各公報の技術により電源線に重畳するいわゆる電源ノイズは低減される。しかし、従来の電子回路における最も重大なノイズ成分は、上記説明したＩＣパッケージの外部の外部入力信号線及びＩＣパッケージの入力信号線を含む内部配線に重畳する電磁波ノイズやサージノイズであり、これらの抑止のために上記したように金属キャップ及び貫通コンデンサを配設すると、構成及び工程が複雑化し、特に貫通コンデンサの挿入工程は自動化が容易でないので結果として費用の増大を招いてしまう。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、構成及び工程が簡単であり、自動化が容易であるにもかかわらず、電磁波ノイズやサージノイズの低減が可能な電磁波シールド型半導体装置を提供することを、その目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁波シールド型半導体装置の第１の構成は、導体層を有する絶縁性基板と、前記絶縁性基板の一主面に接合される半導体チップと、入力信号線又は出力信号線に接続される信号電極層と接地線に接続される複数の接地電極層と前記両電極層間に介設される複数の誘電体層とを有し、前記絶縁性基板と一体に形成される高周波ノイズバイパス用の積層コンデンサと、導電性接合層を介して前記絶縁性基板に接合されて前記半導体チップを覆う金属キャップと、を備える電磁波シールド型半導体装置であって、前記絶縁基板と前記積層コンデンサとで構成される配線基板の他主面及び側面全周を囲覆するように印刷されるとともに、前記導電性接合層を通じて前記金属キャップを接地する絶縁基板囲覆用の接地電極層を有するものであって、前記信号電極層の対向する２辺は前記複数の誘電体層を介して前記複数の接地電極層に接地されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の第２の構成は、上記第１の構成において更に、前記積層コンデンサが、前記入力信号線と前記接地線との間に接続されることを特徴としている。
【０００９】
本発明の第３の構成は、上記第１の構成において更に、前記積層コンデンサが、前記出力信号線と前記接地線との間に接続されることを特徴としている。
【００１０】
【作用及び発明の効果】
本発明の第１の構成では、絶縁性基板に形成した接地電極層、誘電体層及び信号電極層からなる積層コンデンサを接地線と入力信号線又は出力信号線との間に接続するとともに、上記接地電極層と金属キャップとにより半導体チップを覆っている。
【００１１】
このようにすれば、積層コンデンサにより電磁波シールド型半導体装置の外部の入力信号線又は出力信号線又はこれらの線に接続される電磁波シールド型半導体装置の内部の配線に重畳される電磁波ノイズやサージノイズを低減できるとともに、積層コンデンサの接地電極層（接地線に接続される電極）が金属キャップとともに半導体チップを覆うので、電磁波シールド型半導体装置内部の配線又は半導体チップの配線に入射する電磁波ノイズを低減できる。
【００１２】
また、絶縁基板と積層コンデンサとで構成される配線基板の他主面及び側面に印刷されるとともに、導電性接合層を通じて金属キャップを接地する絶縁基板囲覆用の接地電極層を有しているため、この接地電極層の内側の信号電極層は外側の接地電極層により電磁波シールドされることになり、コンデンサの信号電極層に重畳する電磁波ノイズが低減される。また、接地電極層を導電性接合層により金属キャップに接続するので両者の隙間部も電磁波シールドされるとともに金属キャップ及び接地電極層の合成抵抗の低減も可能となり、電磁波シールド効果が一層向上する。
【００１３】
本発明の第２の構成では、上記第１の構成において更に、積層コンデンサが入力信号線と接地線との間に接続される。このようにすれば、入力信号線を通じて入力信号電圧に重畳して入射する電磁波ノイズやサージノイズを低減でき、入力信号電圧のＳＮ比の改善により誤動作を抑止することができる。
【００１４】
本発明の第３の構成では、上記第１の構成において更に、積層コンデンサが出力信号線と接地線との間に接続される。このようにすれば、半導体チップから出力される高周波ノイズ電圧を低減することができる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
図１は本発明の電磁波シールド型半導体装置の全体構造の一例である。半導体チップ１は多層配線基板（本発明でいう配線基板、以下、基板ともいう）２に接合されており、基板２はアルミナからなる絶縁性基板２０と、絶縁性基板２０に多層に形成された導体層３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２〜３６、３６ａ、３６ｂ及び高誘電体層４１、４２からなる。導体層３１ａ，３１ｂは絶縁性基板２０の内側主面すなわち半導体チップ１側の主面上に半導体チップ１の周囲に位置して形成されており、導体層３１ｃは絶縁性基板２０の内側主面の全周に帯状に形成されており、導体層３１ａ、３１ｂは半導体チップ１上のボンディングパッド（図示せず）と例えば金線からなるワイヤ１０により個別に接続されている。基板２内には導体層３２〜３４が基板２の内側主面から外側へ順番に埋設されており、基板２の外側主面に導体層３５が露出しており、基板２の外側主面及び側面全周は導体層３５も含めて導体層３６により囲覆されている。なお、導体層３６は導体層３５と密接している。
【００１６】
高誘電体層４１、４２は例えばＰｂＴｉＯ3 などの高誘電体からなり、高誘電体層４１は導体層３３と導体層３４に挟まれ、高誘電体層４２は導体層３４と導体層３５に挟まれている。また、基板２の外側主面の一部の表面には導体層３６と同一工程により導体層３６とは独立に入力電極層３６ａ及び出力電極層３６ｂが被着されており、入力電極層３６ａはビアホールにより導体層３４に接続されている。基板２の内部には導体層３３と同一工程により導体層３３とは独立に導体層３３ａが形成されており、出力電極層３６ｂはビアホール及び導体層３３ａにより導体層３１ｂに接続されている。導体層３４はビアホールにより導体層３１ａに接続されており、導体層３３はビアホールにより導体層３２に接続されている。基板２の側面に露出する導体層３２の周縁部は絶縁性基板２０の側面を囲覆する導体層３６に接続されている。
【００１７】
４は金属キャップであり、その周壁端面４１は導電性接着材などからなる導電性接合層５により導体層３１ｃに接着され、導体層３１ｃは導体層３６に連続して形成され、その結果、金属キャップ４は導体層３６と電気的に接続されている。絶縁性基板２０としては、アルミナの他、窒化アルミ等のセラミック、ガラエポ、ＰＢＴ、ポリイミド等の樹脂材料を採用できるが、耐熱性、耐湿性からセラミックが望ましい。導体材料としては、銀系材料の他、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ等を採用できる。高誘電体層４１、４２に用いる誘電材料としては、鉛系、チタバリ系、ストロンチウム系などを採用することができる。
【００１８】
この電磁波シールド型半導体装置の特徴を以下に説明する。導体層（本発明でいう信号電極層）３４、高誘電体層４１、４２及び導体層（接地電極層）３３、３５は高周波ノイズバイパス用の積層コンデンサ６を構成しており、最終的に導体層３６を通じて接地されている。金属キャップ４も導電性接合層５及び導体層３６を通じて接地されている。
【００１９】
結局、導体層３２、３６は、積層コンデンサ６を電磁シールドするとともに、積層コンデンサ６の接地電極層３３、３５を接地している。また、導体層３６、積層コンデンサ６、接地電極層３２は、導電性接合層５及び金属キャップ４とともに半導体チップ１を電磁シールドしている。更に、積層コンデンサ６の信号電極層３４は接地電極層３３、３５に挟まれて電磁シールドされている。
【００２０】
なお、導体層３６、入力電極層３６ａ及び出力電極層３６ｂは図示しない配線基板の各配線に個別に接続されている。このようにすれば、入力電極層３６ａに入力した入力信号電圧に重畳する高周波ノイズ電圧は積層コンデンサ６により減衰されて半導体チップ１に入力され、かつ、積層コンデンサ６及び半導体チップ１は良好に電磁シールドされることができる。
【００２１】
図２に積層コンデンサ６の平面形状を示し、図３にそのＡ−Ａ線矢視断面形状を示し、図４にそのＢ−Ｂ線矢視断面形状を示す。信号電極層３４の対向する２辺は、接地電極層３３、３５を接続する導体層（接地電極層）３７、３８によっても接地され、信号電極層３４の電磁シールド効果をより一層向上している。更に、信号電極層３４が接地電極層３３、３５、３７、３８により囲まれているので、信号電極層３４のインダクタンス成分も十分に小さな値となり、１ＧＨｚ以上の重畳高周波ノイズの挿入損失及び１ＧＨｚ以上の電磁波ノイズの電磁シールドにも十分な効果を発揮する。
【００２２】
次に、積層コンデンサ６の製造方法を図５及び図６を用いて説明する。絶縁性基板２０の主部２０ａ上に接地電極層３３を印刷法等により形成する（ａ）。同様に、高誘電体層４１、信号電極層３４、高誘電体層４２、接地電極層３５〜３８を形成し（ｂ〜ｆ）、最後にアルミナなどの絶縁体層からなる絶縁性基板２０の副部２０ｂを印刷法等により形成する（ｇ）。
【００２３】
以上説明した本実施例の電磁波シールド型半導体装置は、半導体チップ１の入力信号端子に重畳する高周波ノイズを良好に低減することができる。すなわち、半導体チップ１を搭載する基板２に積層コンデンサ６を内蔵しているので、半導体チップ１の入力信号電極（パッド）と積層コンデンサ６との間の配線距離が極めて短くでき、そのために積層コンデンサ６と半導体チップ１の入力信号電極（パッド）との間の配線に重畳する電磁波ノイズを大幅に低減できるという重要な作用効果を奏する。
【００２４】
すなわち、図７に示す入力信号配線の等価回路図において、入力電極層３６ａまでの配線に重畳する電磁波ノイズ電圧（その他の高周波ノイズ電圧を含む）Ｖｏｎは積層コンデンサ６が充分に大容量であれば良好に低減される。けれども、積層コンデンサ６と半導体チップ１の入力信号電極（パッド）１９との間の内部入力信号ラインＬｉに重畳する内部重畳電磁波ノイズ電圧Ｖｉｎは、積層コンデンサ６とパッド１９との間に重畳するので積層コンデンサ６では充分には低減できない。
【００２５】
ところが、本実施例では、半導体チップ１を搭載する基板２に積層コンデンサ６を埋設しているので、内部入力信号ラインＬｉを極めて短くでき、重畳電磁波ノイズ電圧を低減できる。しかも、内部入力信号ラインＬｉの一部が接地電極層３３、３５で電磁波シールドされる積層コンデンサ６の信号電極層３４を兼ねるので、内部入力信号ラインＬｉの一部が電磁波シールドされることになり、重畳電磁波ノイズ電圧を一層低減することができる。更に積層コンデンサ６及び内部入力信号ラインＬｉが導体層３２、３６や金属キャップ４により更に電磁波シールドされるので、結局、半導体チップ１の入力信号電極（パッド）１９にまで到達する電磁波ノイズは更に一層低減できることがわかる。また、導体層３２は半導体チップ１で発生する高周波ノイズ電圧（例えばスイッチング電圧）を吸収して積層コンデンサ６や外部に放射するのを防止する。
【００２６】
なお、この実施例では半導体チップ１の入力信号電極に入射する高周波ノイズ電圧の低減について説明したが、積層コンデンサ６の信号電極層３４を出力電極層３６ｂに接続することもできる。このようにすれば積層コンデンサ６と半導体チップ１の出力電極（パッド）との間の配線及び半導体チップ１に重畳する電磁波ノイズやサージノイズやスイッチングノイズなどを良好に低減することができる。
【００２７】
図１の変形態様を図８に示す。この態様では、入力電極層３６ａと半導体チップ１の入力電極パッド（図示せず）との間の入力配線と接地間に積層コンデンサ６を接続する他、出力電極層３６ｂと半導体チップ１の出力電極パッド（図示せず）との間の出力配線と接地間に積層コンデンサ６ａを接続したものであり、効果は上記と同じである。なお、積層コンデンサ６ａの各構成要素は積層コンデンサ６と各構成要素と同一工程で形成されることは当然である。ただし、図８では接地電極層３５は省略されている。
【００２８】
（参考例１）参考例を図９に示す。
【００２９】
本参考例では、基板２の外側主面に形成した容量値の大きな（具体的には１０００ｐＦ以上）コンデンサＣ１と基板２内に埋設した容量値の小さな（具体的には１０〜１００ｐＦ）コンデンサＣ２とによりローパスフィルタを構成し、低周波ノイズ成分は大容量のコンデンサＣ１で減衰し、更に高周波ノイズ成分は小容量のコンデンサＣ２で更に減衰する構成となっている。
詳しく説明すれば、図１と同一符号の構成要素は同じ機能を果たすものである。積層コンデンサＣ１は信号電極層３４と接地電極層３３とそれらに挟まれる高誘電体層４１とからなる。積層コンデンサＣ２は信号電極層３９と接地電極層３２とそれらの間の誘電体層４３とからなる。また、積層コンデンサＣ３は基板２の内側主面に形成されており、導体層７１、７２とそれらに囲まれた高誘電体層４４とからなる。スルーホール７３は信号電極層３４と入力電極３１ａと信号電極層３９とを接続する。
【００３０】
詳しく説明すれば、図１と同一符号の構成要素は同じ機能を果たすものである。積層コンデンサＣ１は信号電極層３４と接地電極層３３とそれらに挟まれる高誘電体層４１とからなる。積層コンデンサＣ２は信号電極層３９と接地電極層３２とそれらの間の誘電体層４３とからなる。また、積層コンデンサＣ３は基板２の内側主面に形成されており、導体層７１、７２とそれらに囲まれた高誘電体層４４とからなる。スルーホール７３は信号電極層３４と入力電極３１ａと信号電極層３９とを接続する。
【００３１】
導体層７１は接地電極層であり、導体層７２は信号電極層であり、積層コンデンサＣ３は例えば半導体チップ１の出力信号電圧に重畳される高周波ノイズを低減する。また、基板２の両側に積層コンデンサＣ１、Ｃ３を配設しているので、基板２の反りが低減できるという効果を奏する。
【００３２】
（参考例２）他の参考例を図１０に示す。
【００３３】
本参考例では、図９の積層コンデンサＣ１、Ｃ２と同一工程で出力電極層３６ｂに出力される高周波ノイズを低減するための積層コンデンサＣ６、Ｃ７を設け、かつ、図９の積層コンデンサＣ３を省略したものである。更に、基板２の側面は図１と同様に導体層３６で覆われ、導体層３６は金属キャップ４に接続されている。これにより工程増加を抑止しつつ入出力信号電圧に重畳される高周波ノイズ電圧を低減することができる。
【００３４】
（参考例３）他の参考例を図１１に示す。
【００３５】
本参考例では、基板２は、導体層３２、３１ａ、３１ｂを有する絶縁性基板２０と、この主部２０の外側主面に固定されたコンデンサＣ８、Ｃ９とからなる。コンデンサＣ８は、高誘電率の誘電体板８０の表裏に電極８１、８２を形成して構成されている。電極８１はメッキにより形成されたスルーホール８３を通じて誘電体板８０の内側主面に延設されている。
【００３６】
コンデンサＣ９は、高誘電率の誘電体板８０の表裏に電極８２、８３を形成して構成されている。電極８３はメッキにより形成されたスルーホール８４を通じて誘電体板８０の内側主面に延設されている。一方、絶縁性基板２０の表面には、ビアホール２３〜２５を通じて導体層３１ａ、３１ｂ、半導体チップ１の基板に個別に接続される導体層８５〜８７が形成されており、導体層８５は電極８１に、導体層８６は電極８３に、導体層８７は電極８２に、それぞれ導電性接着材層（またははんだ層またはろう材層）８８〜９０により個別に接合されている。ここで、電極８１はこの電磁波シールド型半導体装置の入力信号電極（図示せず）と同一工程で形成され、電極８３はこの電磁波シールド型半導体装置の出力信号電極と同一工程で形成され、金属キャップ４は接地されている。
【００３７】
このようにすれば、大容量の積層コンデンサＣ８、Ｃ９を有する基板２を容易に作製することができる。もちろん、この実施例においても積層コンデンサＣ８、Ｃ９の信号電極層８１、８３を内側に設け、接地電極層８２を外側に配置することもでき、このようにすれば、信号電極層８１、８３に入射する電磁波ノイズも低減することができる。
【００３８】
（実施例２）他の実施例を図１２に示す。
【００３９】
この実施例は、入力高周波ノイズ低減用の積層コンデンサＣ８と、出力高周波ノイズ低減用の積層コンデンサＣ９とを絶縁性基板２０内部に多層に埋設したものである。この実施例においても基板２の外側主面を接地電極層３６が囲覆しており、この接地電極層３６は積層コンデンサＣ８，Ｃ９及び半導体チップ１の電磁シールドを行うとともに、積層コンデンサＣ８，Ｃ９の接地電極層に給電する接地ラインを兼ねている。
【００４０】
図１３及び図１４はそれぞれ図１２の電磁波シールド型半導体装置において入力経路及び出力経路を変更した例を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電磁波シールド型半導体装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】  図１の積層コンデンサ６の模式平面図である。
【図３】  図２の積層コンデンサ６のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】  図２の積層コンデンサ６のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図５】  図２の積層コンデンサ６の製造工程の前半部を示す図である。
【図６】  図２の積層コンデンサ６の製造工程の後半部を示す図である。
【図７】  図１の電磁波シールド型半導体装置の入力信号経路を示す模式回路図である。
【図８】  本発明の電磁波シールド型半導体装置の他実施例を示す断面図である。
【図９】  本発明の電磁波シールド型半導体装置の参考例を示す断面図である。
【図１０】  本発明の電磁波シールド型半導体装置の参考例を示す断面図である。
【図１１】  本発明の電磁波シールド型半導体装置の参考例を示す断面図である。
【図１２】  本発明の電磁波シールド型半導体装置の他実施例を示す断面図である。
【図１３】  本発明の電磁波シールド型半導体装置の他実施例を示す断面図である。
【図１４】  本発明の電磁波シールド型半導体装置の他実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
３１、３１ａ，３１ｂ、３２〜３６は導体層、２は配線基板、２０は絶縁性基  板、４１〜４２は高誘電体層、１は半導体チップ、６は積層コンデンサ、３４  は積層コンデンサ６の信号電極層、３３、３５は積層コンデンサ６の接地電極  層、４は金属キャップ、５は導電性接合層。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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