JP2001144203A - キャビティダウン型bgaパッケージ - Google Patents

キャビティダウン型bgaパッケージ

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JP2001144203A JP32478499A JP32478499A JP2001144203A JP 2001144203 A JP2001144203 A JP 2001144203A JP 32478499 A JP32478499 A JP 32478499A JP 32478499 A JP32478499 A JP 32478499A JP 2001144203 A JP2001144203 A JP 2001144203A
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誠次 岡
Shigeru Uchiumi
茂 内海
Yasuo Furuhashi
靖夫 古橋
Satoshi Yanagiura
聡 柳浦
Hirofumi Fujioka
弘文 藤岡
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャビティダウン型BGAパッケージにおい
て、1つのキャビティ内に複数個の半導体チップを有
し、高密度化を実現できると同時に優れた放熱性を有す
るパッケージ構造を提供することにある。 【解決手段】 本発明のキャビティダウン型BGAパッ
ケージは、キャビティ4が形成された複数のプリント配
線基板3を積層した積層プリント配線板のキャビティ4
内の中間層に支持部材9を支持させて載置し、支持部材
9上に半導体チップ2とは別の半導体チップ10を搭載
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2個以上の半導体
チップを1つのキャビティ内に搭載したキャビティダウ
ン型BGAパッケージに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体パッケージは高密度化、高
速化、多ピン化が急速に進行してきており、これらの要
求を満たすために、BGA(Ball Grid Ar
ray)パッケージの需要が急増している。BGAパッ
ケージのなかでも、半導体チップの発熱量増大の問題に
対処するために、配線基板がプラスチックのキャビティ
ダウン型BGAが開発されている。
【0003】図3は、従来のキャビティダウン型BGA
パッケージを模式的に示す断面図で、例えば特開平1−
97567号公報に記載されているものである。図にお
いて、1は金属板からなる放熱板、2は半導体チップで
あり、半導体チップ2は放熱板1にダイボンディングさ
れている。3はプリント配線基板で、複数のプリント配
線基板3が積層され、積層されたプリント配線基板3
は、ザグリ加工によって形成された階段状のキャビティ
4、内面に銅めっきされたスルーホール5、プリント配
線基板3の最上面に配列されたはんだボール6を有し、
はんだボール6とプリント配線基板3の配線とが電気的
に接続されている。積層されたプリント配線基板3は、
半導体チップ2がキャビティ4内に配置されるように接
着剤あるいは接着性樹脂シートなどを用いて放熱板1に
接合されている。半導体チップの電極とプリント配線基
板3は、金等のボンディングワイヤ7を用いてワイヤー
ボンディングで導通させ、封止樹脂8でキャビティ4内
を封止するか、キャビティ4上面を金属板か樹脂板でキ
ャップする。
【0004】しかし、図3に示した構造では、半導体チ
ップ2は1個のみの搭載となり、高密度実装化には不十
分である。
【0005】また、半導体チップ2を複数個搭載するた
めにキャビティ4を大きくして、放熱板1上に配列する
と、パッケージのサイズが大きくなるのみならず、ワイ
ヤボンディングが極めて困難になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的
は、パッケージ寸法を増大させず、更には放熱性の低下
を伴うことなく、半導体チップを複数個搭載したキャビ
ティダウン型BGAパッケージを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第1のキャ
ビティダウン型BGAパッケージは、キャビティとスル
ーホールが形成された積層プリント配線板、この積層プ
リント配線板に接合された放熱板、上記キャビティ内の
上記放熱板上に接合された半導体チップ、上記キャビテ
ィ内で、上記積層プリント配線板の中間層に支持された
支持部材、この支持部材に接合された別の半導体チップ
を備えたものである。
【0008】本発明に係る第2のキャビティダウン型B
GAパッケージは、支持部材が金属板からなるものであ
る。
【0009】本発明に係る第3のキャビティダウン型B
GAパッケージは、支持部材が熱伝導性接着剤で中間層
に接続されているものである。
【0010】本発明に係る第4のキャビティダウン型B
GAパッケージは、支持部材が支持された積層プリント
配線板の中間層に放熱用パターンが形成され、この放熱
用パターンに上記支持部材が接続されているものであ
る。
【0011】本発明に係る第5のキャビティダウン型B
GAパッケージは、放熱用パターンがスルーホールに接
続されているものである。
【0012】本発明に係る第6のキャビティダウン型B
GAパッケージは、放熱用パターンと支持部材とが、熱
伝導性接着剤で接続されているものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施の形態の
キャビティダウン型BGAパッケージを模式的に示す断
面図であり、図2は図1に示したキャビティダウン型B
GAパッケージの製造工程を示す断面図である。
【0014】図1において、1は金属板からなる放熱
板、2は半導体チップ、3はプリント配線基板で、複数
のプリント配線基板3が積層されている。4はキャビテ
ィ、5はスルーホール、6ははんだボールで、はんだボ
ール6とプリント配線基板3の配線とがスルーホール5
内に形成された銅めっき、あるいは導電性ペーストを充
填するなどによって電気的に接続されている。7は半導
体チップの電極とプリント配線基板3の配線を接続する
金などのボンディングワイヤ、9は別の半導体チップ1
0をキャビティ4内の中間層に支持する支持部材で、支
持部材9は積層されたプリント配線基板3の中間層に支
持されている。8は封止樹脂で、キャビティ4内を封止
している。
【0015】搭載する別の半導体チップ10と半導体チ
ップ2とは、ロジック、メモリー等同種類の半導体チッ
プでもよく、異種の半導体チップでもよい。
【0016】図1に示したパッケージ構造の製造方法に
ついて、図2に基づき説明する。まず、複数のプリント
配線基板3を積層した積層プリント配線板の層間の導通
を取るために、ドリルなどでスルーホール加工を施し、
スルーホール内部に銅めっきを形成する、あるいは導電
性ペーストを充填する。
【0017】次に、積層プリント配線板に、ザグリ加工
によって、階段状のキャビティ4を形成する(図2
(a))。
【0018】さらに、パッケージの放熱のため、銅板、
銅合金板等により形成された放熱板1を接着樹脂シート
(プリプレグ等)を介して接着する(図2(b))。こ
の接着は加圧・加熱プレスにより行われる。放熱板1
は、金属板に代えて、熱伝導性のよい窒化珪素などのセ
ラミック板を用いてもよい。
【0019】積層プリント配線板には、例えばBT(ビ
スマレイドトリアジン)エポキシ樹脂等の高耐熱性、誘
電特性(低誘電率)、絶縁特性、加工性に優れた樹脂を
基材とするプリント配線基板を用いる。また、このプリ
ント配線板の層数は搭載される半導体チップの厚さ、
数、更には半導体チップのI/O数等と、プリント配線
基板3の一層の厚さで決定される。プリント配線基板3
一層の厚さは通常100〜200μmのものが使用さ
れ、半導体チップの厚さは、厚いものでは300〜60
0μm、薄いものではでは100μm以下のものがあ
り、薄い半導体チップの場合は、より多数搭載できる。
【0020】次に、半導体チップ2をキャビティ4内の
放熱板1上にエポキシ銀ペースト等のダイボンド樹脂に
よりダイボンディングし、半導体チップ2のランド(電
極)とプリント配線基板3上の配線パターンとを金線等
のボンディングワイヤ7により電気的に接続する(図2
(c))。
【0021】次に、キャビティ4内にエポキシ樹脂等の
封止樹脂8を充填し、半導体チップ2やボンディングワ
イヤ7を封止した後、別の半導体チップを搭載するため
に支持部材9をキャビティ4内の中間層に支持されるよ
うに設置する(図2(d))。
【0022】支持部材9はプリント配線基板3の階段状
のステップ部に支持され、固定されることによって、半
導体チップからの発熱をプリント配線基板3を介して放
熱板1に逃がすことができる。
【0023】また、あらかじめプリント配線基板3に銅
などからなる放熱用パターンを形成し、この放熱用パタ
ーンに支持部材9を接続することによって放熱特性を向
上させることができる。さらに、放熱用パターンをスル
ーホールに接続することによって、半導体チップからの
発熱を放熱用パターンおよびスルーホールを介して放熱
板1に逃がし、より一層放熱特性を向上させることがで
きる。
【0024】支持部材9の形状は、平面、もしくは沈み
加工をしたものが望ましい。また、封止樹脂8との接着
性を増す目的で、表面にディンプル等の加工を施すこと
も可能である。
【0025】支持部材9は銅板、銅合金板等により形成
された良好な放熱性を有する金属板のほか、熱伝導性の
よい窒化珪素などのセラミック板を用いることができ
る。
【0026】支持部材9の固定には、熱伝導性接着剤等
を用いて接着する。熱伝導性接着剤としては、はんだ、
エポキシ銀ペースト等の熱伝導性の優れた接着剤が好ま
しく用いられる。
【0027】次に、別の半導体チップ10をエポキシ銀
ペースト等により支持部材9上にダイボンディングし、
さらに、プリント配線基板3とボンディングワイヤ7に
より電気的に接続する(図2(e))。
【0028】次に、封止樹脂8でキャビティ4内を全て
封止し(図2(f))、さらに、図2(f)に示したよ
うに、再上層のプリント配線基板3の上面に、接続電極
として多数のはんだボール6を配列すると共に、はんだ
ボール6以外の露出面には、図示していないソルダーレ
ジストを塗布する。
【0029】半導体チップを3個以上パッケージ内に実
装する場合は、上記図2(a)〜(e)の工程を繰り返
して行うことにより達成され得る。
【0030】なお、本実施の形態では、キャビティ4内
を封止樹脂で封止する例を示したが、キャビティ4内を
封止せず、金属板あるいは樹脂板を用いてキャビティ4
に蓋をする構造としてもよい。
【0031】
【発明の効果】本発明に係る第1のキャビティダウン型
BGAパッケージによれば、キャビティとスルーホール
が形成された積層プリント配線板、この積層プリント配
線板に接合された放熱板、上記キャビティ内の上記放熱
板上に接合された半導体チップ、上記キャビティ内で、
上記積層プリント配線板の中間層に支持された支持部
材、この支持部材に接合された別の半導体チップを備え
るので、パッケージの放熱特性を損なうことなく、ま
た、パッケージ寸法を大きくすることなく複数個の半導
体チップを搭載し、高密度化することができる。
【0032】本発明に係る第2のキャビティダウン型B
GAパッケージによれば、支持部材が金属板からなるも
のであるので、加工性がよく容易に成形できるととも
に、伝熱特性がよいので放熱特性がよくなる。
【0033】本発明に係る第3のキャビティダウン型B
GAパッケージによれば、支持部材が熱伝導性接着剤で
中間層に接続されているものであるので、支持部材と中
間層との間の伝熱特性がよくなる。
【0034】本発明に係る第4のキャビティダウン型B
GAパッケージによれば、支持部材が支持された積層プ
リント配線板の中間層に放熱用パターンが形成され、こ
の放熱用パターンに上記支持部材が接続されているの
で、放熱用パターンを介して放熱され、放熱特性がよく
なる。
【0035】本発明に係る第5のキャビティダウン型B
GAパッケージによれば、放熱用パターンがスルーホー
ルに接続されているので、伝熱用パターンからスルーホ
ールを介して放熱板に伝熱されることによって放熱特性
がよくなる。
【0036】本発明に係る第6のキャビティダウン型B
GAパッケージによれば、放熱用パターンと支持部材と
が、熱伝導性接着剤で接続されているので、支持部材と
放熱用パターンとの間の伝熱特性がよくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態になるキャビティダウ
ン型BGAパッケージ構造を示す断面図である。
【図2】 本発明の一実施の形態になるキャビティダウ
ン型BGAパッケージ構造の製造工程を示す断面図であ
る。
【図3】 従来のキャビティダウン型BGAパッケージ
構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 放熱板、2,10 半導体チップ、3 プリント配
線基板、4 キャビティ、5 スルーホール、6 はん
だボール、7 ボンディングワイヤ、8 封止樹脂、9
支持部材。
フロントページの続き (72)発明者 古橋 靖夫 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 柳浦 聡 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 藤岡 弘文 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャビティとスルーホールが形成された
    積層プリント配線板、この積層プリント配線板に接合さ
    れた放熱板、上記キャビティ内の上記放熱板上に接合さ
    れた半導体チップ、上記キャビティ内で、上記積層プリ
    ント配線板の中間層に支持された支持部材、この支持部
    材に接合された別の半導体チップを備えたことを特徴と
    するキャビティダウン型BGAパッケージ。
  2. 【請求項2】 支持部材が金属板からなることを特徴と
    する請求項1記載のキャビティダウン型BGAパッケー
    ジ。
  3. 【請求項3】 支持部材が熱伝導性接着剤で中間層に接
    続されていることを特徴とする請求項1記載のキャビテ
    ィダウン型BGAパッケージ。
  4. 【請求項4】 支持部材が載置された積層プリント配線
    板の中間層に放熱用パターンが形成され、この放熱用パ
    ターンに上記支持部材が接続されていることを特徴とす
    る請求項1記載のキャビティダウン型BGAパッケー
    ジ。
  5. 【請求項5】 放熱用パターンがスルーホールに接続さ
    れていることを特徴とする請求項4記載のキャビティダ
    ウン型BGAパッケージ。
  6. 【請求項6】 放熱用パターンと支持部材とが、熱伝導
    性接着剤で接続されていることを特徴とする請求項4記
    載のキャビティダウン型BGAパッケージ。
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