专利名称：包括电子电路元件的树脂模制部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含密封在树脂模中的电子电路元件如半导体芯片的树脂模制部件。在本说明书中，术语“树脂模制部件”广义地包括树脂盒和树脂壳。
近年来，可工作于高速的高集成度的半导体器件得以显著广泛的传播和越来越多的应用。作为使用半导体器件的现行设备，所知道的有随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，微处理器(MPU)，中央处理器(CPU)，图像处理器算术逻辑单元(IPALU)等等。上述现行设备每分钟都在得到改进，使得工作速度和\或信号处理速度得以快速提高。在此环境下，高速传播的电信号伴随着电压或电流的剧烈变化。这种变化构成产生高频噪声的主要原因。
另一方面，电子器件或电子设备在重量、厚度和尺寸上的减少正无止境地得到快速进展。这导致半导体设备的集成度和在印刷电路板上安装电子元件的密度的显著增大。这种情况下，密集地集成或安装的电子器件和信号线彼此间非常接近。这种高密度的布置，连同上述信号处理速度的增加，将导致容易感应高频噪声。
作为电子器件或电子设备的一个例子，所知道的有包含密封装在树脂模中的电子电路元件如半导体芯片的树脂模制部件。要指出的是，这种树脂模制部件有从电源线路产生不希望有的辐射的问题。为避免这个问题，已经采用了各种针对措施，例如，在电源线路中插入集总常数元件如去耦电容器。
然而，在含有可工作在高速的电子电路元件的树脂模制部件中，如上文提到的产生的噪声将含有谐波分量。在这种情况下，信号路径显示出如分布常数电路的特性。因此，传统的防止噪声的技术是无效的，因为所述技术假定是在集总常数电路的条件下。
本发明的一个目的是提供一种能有效降低由工作在高速的电子电路元件产生的不希望有的辐射的树脂模制部件。
本发明的其他目的将随着描述的进行而变得清晰。
按照本发明的一个方面，提供一种树脂模制部件，它包括电子电路元件；把电子电路元件模制在其中的树脂；以及至少覆盖所述树脂的一部分的高频电流抑制器，所述高频电流抑制器是用磁损耗膜制成的。
按照本发明的另一方面，提供一种树脂模制部件，它包括电子电路元件；把电子电路元件模制在其中的树脂；以及至少覆盖所述树脂的一部分的高频电流抑制器，所述高频电流抑制器是用磁损耗膜制成的，用于衰减流过所述电子电路元件并且具有在几十兆赫兹到几千兆赫兹之间频带内的频率的高频电流。
按照本发明的又一方面，提供一种树脂模制部件，它包括电子电路元件；把电子电路元件模制在其中的树脂；以及至少覆盖所述树脂的一部分的高频电流抑制器，所述高频电流抑制器是用磁损耗膜制成的，所述膜是由包括M、X和Y的磁性合成物的磁性物质制成的，其中M是一种含有铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)的金属磁性材料，X是一种或一些不同于M和Y的元素，而Y是氟(F)、氮(N)、和\或氧(O)，所述M-X-Y磁性合成物在成分上具有这样的M浓度，使得所述M-X-Y磁性合成物的饱和磁化强度是仅由M组成的磁性材料的金属块的饱和磁化强度的35％-80％，所述磁性合成物在0.1-10千兆赫的频率范围内具有相对导磁率的虚部μ”的最大值μ”max。
图1是依照本发明的一个实施例的树脂模制部件的简要剖视图；图2是表示M-X-Y磁性合成物的颗粒结构的示意图；图3A是表示用于实例中的溅射装置结构的简要剖视图；图3B是表示用于例中的汽相淀积装置结构的简要剖视图；图4是表示实例1中膜样品1的导磁率的频率响应的曲线图；图5是表示实例2中膜样品2的导磁率的频率响应的曲线图6是表示对比实例1中的对比样品1的导磁率的频率响应的曲线图；图7是用于测试磁性样品的噪声抑制效果的测试装置的简要透视图；图8A是表示膜样品1的传输特性的曲线图；图8B是表示合成磁性材料片的对比样品的传输特性的曲线图；图9A是表示作为噪声抑制器的磁性材料的长为1的分布常数电路；图9B是图9A的分布常数电路的单位长度Δ1的等效电路；图9C是图9A的分布常数电路的长度1的等效电路；图10A是表示实例1中的膜样品1的等效电阻R的频率响应的曲线图；图10B是表示合成磁材料片的比较样品的等效电阻R的频率响应的曲线图。
最佳实施例描述下面将参照图1描述依照本发明一个实施例的树脂模制部件。
所述树脂模制部件以标号1表示且含有设置在里面、用环氧树脂模3密封的半导体承载芯片2。从所述半导体承载芯片，穿过环氧树脂模3引出多个引线框架4到外面。
另外，所述环氧树脂模3完全被高频电流抑制器5覆盖。所述高频电流抑制器5是用先有技术中已知的溅射或汽相淀积以膜的形式形成的薄膜磁性物质，其厚度在0.3微米至20微米之间，并且在低于几十兆赫兹的频带内表现出导电性。高频电流抑制器5用于衰减流过环氧树脂3内的电路部分的高频电流，且具有在几十兆赫兹到几千兆赫兹之间频带内的一个频率。
关于形成高频电流抑制器5，除上述溅射或汽相淀积之外，可使用化学汽相淀积(CVD)，离子束淀积，气体淀积，以及图形转移(pattern transfer)。
作为用于每个高频电流抑制器4a,4b和5的材料，可使用窄带磁损耗材料，其含有作为成分或元素M(M为铁(Fe)，钴(Co)和镍(Ni)中的至少一种)，Y(Y为氟(F)、氮(N)、氧(O)中的至少一种)和X(X为至少一种不同于M和Y中所含元素的元素)的混合物的M-X-Y合成物，并且具有以频率和与相对导磁率的相对于实部μ’的虚部μ”之间关系给出的导磁率特性，使得虚部μ”(或许可称为磁损项)的最大值μ”max出现在100MHZ(兆赫)至10GHZ(千兆赫)之间的频率范围内，并且相对带宽bwr不大于200％，其中相对带宽bwr通过以下方法获得提取这样两个频率点之间的频带宽度，在这两个频率点上μ”的值是最大值μ”max的50％，并且按照其中心频率将所述带宽归一化。这里假设所述窄带磁损耗材料的饱和磁化强度是仅含有成分M的铁磁材料的饱和磁化强度的80％-60％和在100μΩ·cm(微欧.厘米)与700μΩ·cm(微欧·厘米)间的直流电阻。
作为用于每个高频电流抑制器4a,4b和5的材料，还可采用宽带磁损耗材料，其含有作为成分M(M为铁(Fe)，钴(Co)和镍(Ni)中的至少一种)，Y(Y为氟(F)、氮(N)、氧(O)中的至少一种)和X(X为至少一种不同于M和Y中所含元素的元素)的混合物的M-X-Y合成物，并且具有以频率和与相对导磁率的相对于实部μ’的虚部μ”之间关系给出的导磁率特性，使得虚部μ”的最大值μ”max出现在100MHZ(兆赫)至10GHZ(千兆赫)之间的频率范围内，并且相对带宽bwr不小于150％，其中相对带宽bwr通过以下方法获得提取这样两个频率点之间的频带宽度，在这两个频率点上μ”的值是最大值μ”max的50％，并且按照其中心频率将所述带宽归一化。这里假设所述宽带磁损耗材料的饱和磁化强度是仅含有成分M的金属磁性材料的饱和磁化强度的60％-35％和大于500μΩ·cm(微欧·厘米)的直流电阻。
在用作高频电流抑制器4a,4b和5的每个窄带磁损耗材料和宽带磁损耗材料中，成分X至少为C(碳)，B(硼)，Si(硅)，Al(铝)，Mg(镁)，Ti(钛)，zn(锌)，Hf,Sr,Nb,Ta和稀土元素中的一种。成分M呈现为颗粒结构，其中成分M的微粒或颗粒被分散在成分X和Y的混合物的基质中。所述微粒具有1纳米(nm)至40纳米之间的平均粒度。所述窄带或宽带磁损耗材料具有47400A/m或更小的各向异性磁场。所述窄带或宽带磁损耗材料最好是铁-铝-氧(Fe-Al-O)合成物或铁-硅-氧(Fe-Si-O)合成物。
所述树脂模制部件1在外观上与传统产品相似，但效果更佳。具体地说，甚至在作为具有在几十兆赫兹至几千兆赫兹范围内频率的不希望有谐波的谐波电流出现时，此高频率电流可被所述高频率电流抑制器5充分地衰减。结果，可以防止噪声的产生以便消除高频率噪声的负面影响。
作为高频率电流抑制器5，可使用薄膜磁性材料，其体积小因而需要较少空间并且是一种磁损耗材料，所述材料具有大的相对导磁率虚部(即”磁损项”)μ”以致可有效防止不希望有的辐射。作为表现出大的磁损耗的磁性物质，已知一种粒状磁性材料。特别是在粒状磁性材料中磁性金属粒子浓度在特定范围内的情况下，可在高频率区域内获得很好的磁损特性。
接下来，将针对M-X-Y磁性合成物的粒状结构和加工方法予以说明。
参见图2，其中示意地示出M-X-Y磁性合成物的粒状结构，金属磁性材料M的颗粒11均匀地分布在由X和Y构成的基质12中。
参照图3A，使用所显示的溅射装置来产生如下实例和对比实例中样品。溅射装置具有传统的结构且包括真空容器20、遮档板21，气氛气体源22，基片或玻璃板23，芯片24(X或X-Y)，目标镀件25(M)，RF电源以及真空泵27。气氛气体源22和真空泵27与真空容器20相连。基片23面向其上设置有芯片24的目标镀件25。遮档板21设置在基片21的前面。RF电源26与目标镀件25连接。
参照图3B，使用所显示的汽相淀积装置来制备下列实例和对比实例中样品。类似于溅射装置的汽相淀积具有传统的结构并且具有真空容器20、气氛气体源22以及真空泵27，只是另外还有一个具有材料(X-Y)的坩埚28，以替代芯片24、目标镀件25和RF电源26。
实例1使用图6A中所示的溅射装置按照表1的溅射条件在玻璃板上制作M-X-Y磁性合成物的薄膜。
表1
制成的薄膜样品1借助荧光X射线光谱仪进行分析，被确认为合成物Fe72Al11O17的薄膜。薄膜样品1，厚度为2.0微米(μm)，直流比电阻为530微欧姆厘米(μΩcm)，各向异性磁场(Hk)为18奥斯特(Oe)，以及饱和磁化强度(Ms)为16,800高斯。
薄膜样品1的饱和磁化强度与金属磁性材料M本身的百分比{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100为72.2％。
为了测量磁导率频率响应特性，把薄膜样品1做成带状物并将其插入线圈中。在施加偏置磁场的情况下，对加到该线圈的交流电流的频率变化所对应的该线圈的阻抗变化进行测量。对应于偏磁场的不同值，进行多次测量。根据所测得频率变化对应的阻抗变化，计算出磁导率频率响应特性(μ”-f响应特性)，如图4所示。图4中要注意的是，相对磁导率的虚数部分具有一个峰值或最大值(μ”max)且在该峰值的两边迅速下落。说明该最大值(μ”max)的固有谐振频率(f(μ”max))约为700MHz。根据该μ”-f响应特性，相对带宽bwr被确定为两个频率点之间的带宽与所述带宽的中心频率的百分比，该带宽将相对磁导率的虚数部分显示为最大值μ”max的半值μ”50。该相对带宽bwr是148％。
实例2在类似于实例1只是改用150个Al2O3芯片的条件下，在玻璃板上形成薄膜样品2。
制成的薄膜样品2借助荧光X射线光谱仪进行分析，被确认为合成物Fe44Al22O34的薄膜。薄膜样品2，厚度为1.2微米(μm)，直流比电阻为2400微欧姆厘米(μΩcm)，各向异性磁场(HK)为120Oe，以及饱和磁化强度(Ms)为9600高斯。要注意的是，薄膜样品2的比电阻较薄膜样品1的高。
薄膜样品2的饱和磁化强度与金属磁性材料M本身的磁化强度的百分比{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100为44.5％。
薄膜样品2的μ”-f响应特性也是通过与样品1的类似的方式获得，如图5所示。要注意的是，与薄膜样品1中的情况类似，该峰值也有很高的值。但是，该峰值处的频率点或固有谐振频率约为1GHz，而相对磁导率的虚数部分在该峰值的两边逐渐下落，这样，该μ”-f响应特性就具有宽带的特性。
按照与实例1中的类似的方式，将薄膜样品2的相对带宽bwr确认为181％。
对比实例1在类似于实例1只是改用90个Al2O3芯片的条件下，在玻璃板上形成对比样品1。
制成的对比样品1借助荧光X射线光谱仪进行分析，被确认为合成物Fe86Al6O8的薄膜。对比样品1，厚度为1.2微米(μm)，直流比电阻为74微欧姆厘米(μΩ·cm)，各向异性磁场(HK)为22Oe，饱和磁化强度(Ms)为18,800高斯，以及对比样品1与金属材料M本身的饱和磁化强度的百分比率{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100为85.7％。
通过与样品1的类似的方式获得对比样品1的μ”-f响应特性，如图6所示。图9中要注意的是，对比样品1的相对磁导率的虚数部分μ”在10MHz附近存在很高的峰值；但是，在超过10MHz的较高频率的范围迅速下降。可以推测这种降低的情况是由于较低的比电阻的原因而产生涡流电流所致。
对比实例2在类似于实例1只是改用200个Al2O3芯片的条件下，在玻璃板上形成对比样品2。
制成的对比样品2借助荧光X射线光谱仪进行分析，被确认为合成物Fe19Al34O47的薄膜。对比样品2，厚度为1.3微米(μm)，直流比电阻为10,500微欧姆厘米(μΩ·cm)。
对比样品1的磁性特征呈现超顺磁性。
实例4使用图3A的溅射装置按照表2的溅射条件通过反应溅射法，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物薄膜。N2的分压力比为20％。所述薄膜在300℃，真空中和磁场下经过两个小时的热处理，而获得薄膜样品4。
表2
薄膜样品4的属性在表3中显示。
表3
实例5使用图3A的溅射装置按照表4中所示的溅射条件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁场下经过两个小时的热处理，而获得薄膜样品5。
表4
薄膜样品5的属性在表5中显示。
表5
实例6使用图3A的溅射装置按照表6的溅射条件通过反应溅射法，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。N2的分压力比为10％。所述薄膜在300℃，真空中和磁场下经过两个小时的热处理，而获得薄膜样品6。
表6
薄膜样品6的属性在表7中显示。
表7
实例7用图3A的溅射装置按照表8中所示的溅射条件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁场下经过两个小时的热处理，而获得薄膜样品7。
表8
薄膜样品7的属性在表9中显示。
表9
实例8使用图3A的溅射装置按照表10中所示的溅射条件通过反应溅射法，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。N2的分压力比为10％。所述薄膜在300℃，真空中和磁场下经过两个小时的热处理，而获得薄膜样品8。
表10
薄膜样品8的属性在表11中显示。
表11
实例9使用图3A的溅射装置按照表12中所示的溅射条件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁场下经过两个小时的热处理，而获得薄膜样品9。
表12
薄膜样品9的属性在表13中显示。
表13
实例10使用图3A的溅射装置按照表14中所示的溅射条件通过反应溅射法，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。O2的分压力比为15％。所述薄膜在300℃，真空中和磁场下经过两个小时的热处理，而获得薄膜样品10。
表14
薄膜样品10的属性在表15中显示。
表15
实例11使用图3A的溅射装置按照表16中所示的溅射条件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁场下经过两个小时的热处理，而获得薄膜样品11。
表16
薄膜样品11的属性在表17中显示。
表17
实例12使用图3A的溅射装置按照表18中所示的溅射条件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁场下经过两个小时的热处理，而获得薄膜样品12。
表18
薄膜样品12的属性在表19中显示。
表19
实例13使用图3A的溅射装置按照表20中所示的溅射条件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁场下经过两个小时的热处理，而获得薄膜样品13。
表20
薄膜样品13的属性在表21中显示。
表21
实例14使用图3B的汽相淀积装置按照表22的条件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁场下经过两个小时的热处理，而获得薄膜样品14。
表22
薄膜样品14的属性在表23中显示。
表23
现在将描述关于使用图7所示的测试仪器所进行的有关样品薄膜和对比样品的噪声抑制效果的测试。
测试片是薄膜样品1，尺寸为20mm×20mm×2.0μm。为了进行比较，已知合成磁性材料的薄片尺寸为20mm×20mm×1.0mm，含有聚合物的合成磁性材料和片状磁金属粉分散在该聚合物中。磁性金属粉含有Fe,Al和Si。该合成磁性材料具有在准微波范围内的磁导率分布，并且在约700MHz的频率处具有相对磁导率的虚数部分最大值。表24显示的是测试片和对比测试片两者的磁特性。
表24
从表24可以看出，就相对磁导率的虚数部分的最大值的比较，薄膜样品1约为对比测试片的600倍。由于噪声抑制效果一般是根据相对磁导率的虚数部分最大值μ”max的乘积(μ”max×δ)的值以及测试片厚度δ来评估的，所以合成磁性材料的对比测试片的厚度选择1mm，这样两个测试片可有相似值(μ”max×δ)。
参照图7，测试仪器包括具有两个端口的微带线61；连接到所述两个端口的同轴电缆62以及跨接所述两个端口的网络分析器(未显示)。微带线61长度为75mm，特征阻抗为50ohm。测试片63设置在微带线61的区域64，这样就对传输特性S21进行测量。关于薄膜样品1和对比样品的S21的频率响应特性分别显示在图8A和8B中。
对于使用薄膜样品1的情况，图8A中要注意的是，S21在100MHz以上的区域下降，在频率2GHz处达到最小值-10dB，而在2GHz以上的区域开始上升。另一方面，对于使用对比样品的情况，图8B中要注意的是，S21逐渐趋于降低，在频率3GHz处达到最小值-10dB。
这些结果说明S21与磁导率频率分布相关而噪声抑制效果与乘积(μ”max×δ)相关。
现在，如果磁性样品制成如图9A所示的长度为l的分布常数电路，则可根据传输特性S11和S21计算单位长度Δl的等效电路，如图9B所示。这样，根据单位长度Δl的等效电路就得到长度为l的等效电路，如图9C所示。磁性样品的等效电路包括串联的电感L和电阻R，以及并联的电容C和电导G，如图9C所示。据此可发现，在微带线上设置磁性物质所导致的微带线的传输特性的变化主要决定于加入的串联等效电阻R。
鉴于上述情况，对该等效电阻R的频率响应特性进行测量。对应于薄膜样品1和对比样品，测得的数据分别如图10A和10B所示。这些数字中要注意的是，等效电阻R在准微波范围内逐渐降低，且在3GHz附近约为60ohm。可发现，等效电阻R的频率相关性不同于1GHz附近具有最大值的相对磁导率虚数部分的频率相关性。可推测出，这种差异将取决于所述产品与样品长度与波长的比率逐渐增加。
权利要求
1.一种树脂模制部件，它包括电子电路元件；将所述电子电路元件模制其中的树脂；以及至少覆盖所述树脂一部分的高频电流抑制器，所述高频电流抑制器由磁损耗膜制成。
2.权利要求1所要求的树脂模制部件，其特征在于所述电子电路元件是半导体芯片。
3.权利要求1或2所要求的树脂模制部件，其特征在于所述高频电流抑制器是表现出大的磁损耗的磁性材料。
4.权利要求1至3中任何一个所要求的树脂模制部件，其特征在于所述磁损耗膜是由颗粒状的磁性材料制成的。
5.权利要求4所要求的树脂模制部件，其特征在于所述颗粒状的磁性材料通过溅射淀积在所述树脂的所述至少一部分上。
6.权利要求4所要求的树脂模制部件，其特征在于所述颗粒状的磁性材料通过气相淀积方法淀积在所述树脂的所述至少一部分上。
7.权利要求1至6中任何一个所要求的树脂模制部件，其特征在于所述磁损耗膜用于衰减流过所述电子电路元件且具有在几十兆赫兹至几千兆赫兹之间的频带内的频率的高频电流。
8.权利要求1至7中任何一个所要求的树脂模制部件，其特征在于所述磁损耗膜是用含有M、X和Y的磁性合成物的磁性物质制成的，其中，M是含有铁、钴和\或镍的金属磁性材料，X是一种或一些不同于M和Y的元素，而Y是氟、氮和\或氧，所述M-X-Y磁性合成物成分中具有这样的M浓度，使得所述M-X-Y磁性合成物的饱和磁化强度是仅含M的磁性材料的金属块的饱和磁化强度的35-80％，所述磁性材料在0.1-10千兆赫兹的频率范围内有相对导磁率虚部μ”的最大值μ”max。
9.权利要求8所要求的树脂模制部件，其特征在于具有相对宽频带的导磁率频率响应，其中相对带宽bM为150％或更多，所述相对带宽bwr定义为显示出相对导磁率虚部为最大值μ”max的半值μ”50的两频率点间带宽与所述带宽的中心频率的百分比。
全文摘要
一种树脂模制部件(1)包括设置于其内且密封在环氧树脂模(3)中的半导体承载芯片(2)。该树脂模制部件完全被作为高频电流抑制器的磁损耗膜(5)所覆盖。所述磁损耗膜最好是由颗粒状的磁性材料制成。多个引线框(4)可穿过所述环氧树脂模从所述半导体承载芯片引出到外面。
文档编号H05K9/00GK1316778SQ0111656
公开日2001年10月10日 申请日期2001年4月4日 优先权日2000年4月4日
发明者吉田荣吉, 小野裕司 申请人:株式会社东金