JP2001168227A - 多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ用の基板、多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ及び半導体装置 - Google Patents

多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ用の基板、多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ及び半導体装置

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JP2001168227A
JP2001168227A JP34891799A JP34891799A JP2001168227A JP 2001168227 A JP2001168227 A JP 2001168227A JP 34891799 A JP34891799 A JP 34891799A JP 34891799 A JP34891799 A JP 34891799A JP 2001168227 A JP2001168227 A JP 2001168227A
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ball grid
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pin
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Masaki Watanabe
正樹 渡辺
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装基板全体の層数の増加を伴うことなく、
多ピンBGAの実装領域の配線密度の低減を図ることが
できるようにする。 【解決手段】 BGA用基板1に、搭載するチップ10
とは直接つながることなく外部電極(ピン)同士を接続
するためのパス(配線)7を当該BGA用基板内に設け
る。また、このようなGBA用基板のみ、あるいは基板
に電子部品を搭載したBGAを実装基板に実装し、実装
基板の配線層数を増加させない半導体装置を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体実装技術に
係り、特に半導体素子を実装するための半導体装置のパ
ッケージの構造、およびその実装方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図5は従来技術の半導体装置において、
実装基板に多ピンパッケージを実装した状態を説明する
ためのパターン図である。この図5は、実装基板の表面
に搭載した多ピンパッケージを、実装基板の裏面から透
視したときの、主要部分の配置を示している。図5にお
いて、1はBGAを実装する実装基板を示し、図示の四
周に広がっている。2は多ピンBGAパッケージ(以
下、適宜単にBGAと称する)であり、実装基板1の一
部の領域に実装されている。なお、BGAはボールグリ
ッドアレイ(Ball Grid Array)を意味
する。3は実装基板1のフットプリント(パッド)を示
す。4は多ピンBGA2に接続するための配線密度が高
い実装基板1の領域を示し、図示の破線の内側の実装基
板1の領域を示す。5は実装基板1に実装される他の電
子部品、6は他の二つの電子部品5間を接続する迂回し
た実装基板1中の配線を示している。
【0003】従来の多ピン型のBGA2は、図5に示す
ように、ピンを格子状のパターンで並べることにより多
ピンBGA2のフットプリント3を形成し、搭載チップ
と実装基板1との間に多数の信号線の接続を設けること
ができる。このような従来の多ピンBGA2では、実装
基板1に、多ピンBGA2に接続するため配線密度が高
い領域4が生じ、多ピンBGA2から信号線の引き出し
が困難になった場合、その近辺の配線設計のために実装
基板1の層数を増加させたり、その近辺のほかの信号線
の引き出しを迂回させていた。例えば、図5に示す他の
部品5間を接続する迂回した配線6の如くである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の多
ピンBGA2の実装においては、多ピンBGA2に接続
するため配線密度が高い領域4が実装基板1に生じ、多
ピンBGA2から信号線の引き出しが困難になった場
合、その近辺の配線設計のために層数を増加させたり、
その近辺のほかの信号線の引き出しを迂回させる必要が
生じるという問題点があった。
【0005】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、実装基板全体の層数の増加を伴
うことなく、実装基板における多ピンBGAの実装領域
の配線密度の低減を図ることができる多ピン・ボールグ
リッドアレイ・パッケージ用の基板と、多ピン・ボール
グリッドアレイ・パッケージと、半導体装置とを得るこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明にか
かる多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ用の基
板は、一方の主面に配列された複数の第1の外部端子
と、これらの第1の外部端子を他方の主面に搭載する電
子部品に接続するための複数の内部配線と、一方の主面
に配置された複数の第2の外部端子と、これらの第2の
外部端子を直接に接続する第2の内部配線とを備えたこ
とを特徴とするものである。
【0007】また、請求項2記載の発明にかかる多ピン
・ボールグリッドアレイ・パッケージは、電子部品を搭
載した基板を備え、上記基板は、一方の主面に配列され
た複数の第1の外部端子と、これらの第1の外部端子を
基板の他方の主面に搭載された電子部品に電気的に接続
する複数の内部配線と、上記一方の主面に配置された複
数の第2の外部端子と、これらの第2の外部端子の間を
直接に接続する第2の内部配線とを備えたことを特徴と
するものである。
【0008】また、請求項3記載の発明にかかる半導体
装置は、多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージと
複数の他の電子部品とを実装基板上に搭載したものであ
って、上記多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ
用の基板は、複数の外部端子と、これらの外部端子の間
を直接に接続する内部配線とを備え、上記複数の第2の
電子部品を上記多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケ
ージ用の基板の上記第2の外部端子と第2の内部配線と
を介して電気的に接続したことを特徴とするものであ
る。
【0009】また、請求項4記載の発明にかかる半導体
装置は、実装基板の二つの主面上に、多ピン・ボールグ
リッドアレイ・パッケージと多ピン・ボールグリッドア
レイ・パッケージ用の基板とを少なくともその一部が対
向するように搭載した半導体装置であって、上記多ピン
・ボールグリッドアレイ・パッケージ用の基板は、少な
くとも一対の外部端子と、この一対の外部端子の間を直
接に接続する内部配線とを備え、上記多ピン・ボールグ
リッドアレイ・パッケージ用の基板の上記一対の外部端
子の一方を上記実装基板を介して上記多ピン・ボールグ
リッドアレイ・パッケージに電気的に接続したことを特
徴とするものである。
【0010】また、請求項5記載の発明にかかる半導体
装置は、請求項4に記載のものにおいて、上記多ピン・
ボールグリッドアレイ・パッケージ用の基板の上記一対
の外部端子の他方を、上記多ピン・ボールグリッドアレ
イ・パッケージと対向する位置から離れた位置で上記実
装基板の外部電極に電気的に接続したことを特徴とする
ものである。
【0011】また、請求項6記載の発明にかかる半導体
装置は、請求項4又は5に記載のものにおいて、上記多
ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ用の基板に、
半導体チップもしくは容量チップを搭載したことを特徴
とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。なお、実施の形態におい
て同一または相当する部分については、同一符号を付
し、重複した説明は簡略化ないし省略する。 実施の形態1.以下、この発明の実施の形態1を図面に
基づいて詳細に説明する。図1はこの実施の形態1の半
導体装置において、実装基板に多ピンパッケージを実装
した状態を説明するためのパターン図である。この図1
は、多ピンBGA用の実装基板の内部に他の信号線を設
け最適な接続をした例を示す。また、この図1は、実装
基板の表面に搭載した多ピンパッケージを、実装基板の
裏面から透視したときの、主要部分の配置を示してい
る。
【0013】図1において、30はこの実施の形態の半
導体装置を示す。1は多ピンBGAを搭載する実装基板
を示し、図示の四周に広がっている。8は多ピン・ボー
ルグリッドアレイ・パッケージ(以下、適宜単にBGA
と称する)であり、実装基板1の一部の領域に実装され
ている。また、3は実装基板1のフットプリント(パッ
ド)を示す。これは搭載された多ピンBGA8の外部電
極ボールとみても差し支えない。4は多ピンBGA8に
接続するため配線密度が高い実装基板1の領域を示し、
図示の破線の内側の実装基板1の領域を示す。
【0014】5は実装基板1に実装された他の電子部
品、7は他の二つの電子部品5間を接続するために、多
ピンBGA8内に設けた配線を示している。配線7は、
具体的には多ピンBGA8に用いた基板の内部に設けら
れており、その両端は多ピンBGAの最外側の外部電極
に接続されている。7aは実装基板1内部の配線を示
す。二つの電子部品5は、配線7aと配線7とを介して
電気的に接続されている。
【0015】図1を参照すると、本実施の形態の半導体
装置30は、多ピンBGA8の内部に他の信号線を設け
て最適な接続を行うこと、換言すれば、他の部品5間を
適切に接続する配線7を設けた多ピンBGA8を構成す
る点に特徴を有している。
【0016】図2は実施の形態1の半導体装置30の具
体的な事例の部分断面図であり、図1の半導体装置30
で多ピンBGA8と表示した部分の断面図である。図1
において、多ピンBGA8は各種のタイプのものがある
が、この図2においては、実装基板として特にビルドア
ップ基板を用いた多ピンFC−BGAに他の信号線を設
けた例を示している。なお、FCはフリップチップ(F
lip−Chip)を意味する。
【0017】図2において、9はビルドアップ基板を用
いた多ピンFC−BGAを示す(図1では多ピンBGA
8に相当する)。10はチップ、11はビルドアップ基
板(多ピンBGA用基板)、12はスティフナー、13
は接着剤、14はチップ10が発生する熱を外部へ放熱
するためのヒートスプレッダー、15はチップ10と外
部回路とのコンタクト(電気的接続)を行うための半田
ボール、16はチップ10とビルドアップ基板11内の
配線とのコンタクト(電気的接続)を行うためのバン
プ、17はチップ10をビルドアップ基板11に固定す
るためのアンダーフィル樹脂、18はチップ10が発生
する熱をヒートスプレッダー14へ効率よく伝えるため
の熱伝達性樹脂を示している。
【0018】また、7は、実装基板1の他の位置に配置
されている二つの部品5(図1参照)の間を接続するた
めに、多ピンFC−BGA9内に設けられた配線であ
る。図2では、配線7は断続した矢印で示されている
が、これは図示の都合のためであり、実際には連続した
配線になっている。また、配線7の両端は、図示最外側
の半田ボール15に接続されている。
【0019】図2を参照すると、本実施の形態の半導体
装置30は、搭載されているチップ10とは直接関係な
い他の信号線、すなわち、ビルドアップ基板11に設け
た他の部品5間を接続する配線7を、FC−多ピンBG
A9の一部、具体的にはビルドアップ基板11内部に設
けた構成を有する点に特徴を有している。これにより、
配線の自由度を増し、多ピンFC−BGA9内に設けた
他の部品5間を、配線7のような信号線を用いて、最適
な経路で接続できるようになるといった効果を奏する。
【0020】特に、ビルドアップ基板11を用いたフリ
ップチップ(Flip−Chip)型の多ピンBGA9
に本実施の形態を適用した場合、チップ10と外部回路
とのコンタクト(電気的接続)を行うための半田ボール
15側の配線層においても高い配線密度を実現できるよ
うになる。
【0021】以上説明したように、この実施の形態で
は、多ピンBGAにおいて、搭載するチップとは直接つ
ながらないパス(本来は実装基板に設けるパス)を、B
GA基板内に設けたことを特徴とする。
【0022】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、BGAを搭載するための実装基板1全体の層数を増
加をさせる必要がない。また、実装基板1の実装領域の
配線密度の低減を図ることができるようになるといった
効果を奏する。また、配線自由度の増加、実装基板の配
線層数の低減をもたらすという効果を奏する。
【0023】実施の形態2.以下、この発明の実施の形
態2を図面に基づいて詳細に説明する。図3は本発明の
実施の形態2に係る半導体装置の実装状態を説明するた
めの断面図である。この図3は、通常の多ピンBGAを
実装した実装基板の反対面に、実施の形態1によるBG
Aを実装した例を示す。図3において、40はこの実施
の形態の半導体装置を示し、1は実装基板、2はこの実
装基板1の一つの主面に実装された通常の多ピンBGA
を示す。この通常の多ピンBGA2は、基板11pの上
に半導体チップ10を搭載し、ヒートヒートスプレッダ
ー14でカバーされている。また、30は実装基板1の
他の面に実装された実施の形態1による半導体装置を示
す。半導体装置30において、8は実施の形態1を適用
した多ピンBGA、11aはその基板、19は通常の信
号線経路、20は多ピンBGA8内に設けた配線を通る
信号線経路を示している。
【0024】本実施の形態の半導体装置40は、図3に
示すように、通常の多ピンBGA2を実装した実装基板
1の裏面に、実施の形態1を適用した半導体装置30を
実装したものであって、多ピンBGA8内に設けた信号
線経路20を、通常の多ピンBGA2に提供し、多ピン
BGA2側の通常の信号線経路19を、実装基板1の配
線密度の低い所まで引き出して実装基板1に再び接続す
るような構成となっている点に特徴を有している。
【0025】以上説明したように、この実施の形態で
は、格子状の端子を有し、その端子間を接続するパス
(配線もしくは信号線)を設けた基板を、実装基板の多
ピンBGA実装個所の裏面に実装し、その基板内のパス
を多ピンBGAに接続するパスとして用いることを特徴
とする。この基板は、単に基板のみの場合と、実施の形
態1で説明したようなBGAである場合を含む。
【0026】これにより、実装基板1全体の層数の増加
を伴うことなく、また、多ピンBGA2の実装領域の配
線密度の低減を図ることができるようになる。さらに加
えて、実装基板1の多ピンBGA8が載置される部分の
層数を実効的に上げることができ、その結果、実装基板
1全体の層数を上げることなく、多ピンBGA2への高
密度な配線接続が可能となるといった効果を奏する。ま
た、配線自由度の増加、実装基板の層数の低減にむすび
つくという効果を奏する。
【0027】実施の形態3.以下、この発明の実施の形
態3を図面に基づいて詳細に説明する。図4は本発明の
実施の形態3に係る半導体装置の実装状態を説明するた
めの断面図である。この図4は、通常の多ピンBGAを
実装した実装基板の裏面に、チップコンデンサを搭載し
たモジュール基板を実装した例を示す。図4において、
50はこの実施の形態の半導体装置を示し、1は実装基
板、2はこの実装基板の一つの面に実装された通常の多
ピンBGAを示す。また、30は実装基板1の他の面に
実装された実施の形態1を適用した半導体装置(電子部
品装置)、具体的には電子部品モジュールを示す。半導
体装置30において、21はモジュール基板、22はモ
ジュール基板21に実装したチップコンデンサ、23は
モジュール基板21内に設けた配線を通る信号線経路を
示している。
【0028】本実施の形態の半導体装置50は、図4に
示すように、実装基板1の表面に実装した通常のBGA
2に加えて、チップコンデンサ22を搭載したモジュー
ル基板21を実装基板1の裏面に実装したものであっ
て、モジュール基板21内に設けた配線を通る信号線経
路23を多ピンBGA2に提供し、多ピンBGA2側の
通常の信号線経路19を実装基板1の配線密度の低い所
まで引き出して再び実装基板1に接続するような構成と
なっている点に特徴を有している。
【0029】以上説明したように、この実施の形態で
は、格子状の端子を有し、その端子間を接続するパス
(配線もしくは信号線)を設けた基板を、実装基板の多
ピンBGA実装個所の裏面に実装し、その基板内のパス
を多ピンBGAに接続するパスとして用いることを特徴
とする。この基板は、単に基板のみの場合、実施の形態
1で説明したようなBGAである場合のほか、チップコ
ンデンサ等を搭載したモジュール(半導体装置もしくは
電子部品装置)である場合を含む。
【0030】以上のような構成により、実装基板1全体
の層数の増加を行う必要がなく、また、実装基板1にお
いて多ピンBGA2の実装領域の配線密度の低減を図る
ことができるようになる。さらに加えて、実装基板1の
多ピンBGA2が載置される部分の層数を実効的に上げ
ることができ、その結果、実装基板1全体の層数を上げ
ることなく、多ピンBGA2への高密度な配線接続が可
能となるといった効果を奏する。
【0031】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実
施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また
上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限
定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状
等にすることができる。
【0032】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、基板の一対ま
たは複数の外部端子を直接に接続する内部配線を備えた
多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ用の基板が
得られる。これにより、基板を搭載する実装基板全体の
層数の増加を伴うことなく、実装基板における実装領域
の配線密度の低減を図ることができるという効果を奏す
る。
【0033】請求項2の発明によれば、電子部品を搭載
した基板を備えた多ピン・ボールグリッドアレイ・パッ
ケージであって、上記基板が一対または複数の外部端子
を直接に接続する内部配線を備えた多ピン・ボールグリ
ッドアレイ・パッケージが得られる。これにより、実装
基板全体の層数の増加を伴うことなく、実装基板におけ
る多ピンBGAの実装領域の配線密度の低減を図ること
ができるという効果を奏する。
【0034】請求項3の発明によれば、多ピン・ボール
グリッドアレイ・パッケージと複数の他の電子部品とを
実装基板上に搭載した半導体装置であって、上記ピン・
ボールグリッドアレイ・パッケージ用の基板は、複数の
外部端子と、これらの外部端子の間を直接に接続する内
部配線とを備え、上記複数の電子部品を上記多ピン・ボ
ールグリッドアレイ・パッケージ用の基板の上記内部配
線とを介して電気的に接続し半導体装置が得られる。こ
れにより、実装基板全体の層数の増加を伴うことなく、
実装基板における多ピンBGAの実装領域の配線密度の
低減を図ることができるという効果を奏する。
【0035】請求項4〜6の発明によれば、実装基板の
二つの主面上に、多ピン・ボールグリッドアレイ・パッ
ケージと多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ用
の基板とを少なくともその一部が対向するように搭載し
た半導体装置であって、多ピン・ボールグリッドアレイ
・パッケージへの配線を、基板に備えた内部配線をとお
して行うことができる半導体装置が得られる。これによ
れば、実装基板全体の層数の増加を伴うことなく、実装
基板における多ピンBGAの実装領域の配線密度の低減
を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係る半導体装置を説
明するためのパターン図。
【図2】 実施の形態1の半導体装置において、実装基
板としてビルドアップ基板を用い多ピンFC−BGAを
実装した例を示す断面図。
【図3】 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の実
装状態を説明するための断面図。
【図4】 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の実
装状態を説明するための断面図。
【図5】 従来技術の半導体装置の実装状態を説明する
ためのパターン図。
【符号の説明】
1 BGA用実装基板、 2 多ピンBGA、 3 多
ピンBGAのフットプリント、 4 多ピンBGAに接
続するため配線密度が高い実装基板の領域、5 他の電
子部品、 6 BGA内に設けた迂回した配線、 7
他の部品間を接続するてめにBGA内に設けた配線、
8 他の部品間を接続するための配線を設けた多ピンB
GA、 9 ビルドアップ基板を用いたFC−BGA、
10チップ、 11 ビルドアップ基板、 12 ス
ティフナー、 13 接着剤、 14 ヒートスプレッ
ダー、 15 半田ボール、 16 バンプ、 17ア
ンダーフィル樹脂、 18 熱伝達性樹脂、 19 通
常の信号線経路、20 BGA内に設けた配線を通る信
号線経路、 21 モジュール基板、 22 チップコ
ンデンサ、 23 モジュール基板内に設けた配線を通
る信号線経路、 30,40,50 半導体装置。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケ
    ージに用いられる基板であって、一方の主面に配列され
    た複数の第1の外部端子と、これらの第1の外部端子を
    他方の主面に搭載する電子部品に接続するための複数の
    内部配線と、一方の主面に配置された複数の第2の外部
    端子と、これらの第2の外部端子を直接に接続する第2
    の内部配線とを備えたことを特徴とする多ピン・ボール
    グリッドアレイ・パッケージ用の基板。
  2. 【請求項2】 多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケ
    ージであって、電子部品を搭載した基板を備え、上記基
    板は、一方の主面に配列された複数の第1の外部端子
    と、これらの第1の外部端子を基板の他方の主面に搭載
    された電子部品に電気的に接続する複数の内部配線と、
    上記一方の主面に配置された複数の第2の外部端子と、
    これらの第2の外部端子の間を直接に接続する第2の内
    部配線とを備えたことを特徴とする多ピン・ボールグリ
    ッドアレイ・パッケージ。
  3. 【請求項3】 多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケ
    ージと複数の他の電子部品とを実装基板上に搭載した半
    導体装置であって、 上記多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ用の基
    板は、複数の外部端子と、これらの外部端子の間を直接
    に接続する内部配線とを備え、 上記複数の電子部品を上記多ピン・ボールグリッドアレ
    イ・パッケージ用の基板の上記第2の外部端子と第2の
    内部配線とを介して電気的に接続したことを特徴とする
    半導体装置。
  4. 【請求項4】 実装基板の二つの主面上に、多ピン・ボ
    ールグリッドアレイ・パッケージと多ピン・ボールグリ
    ッドアレイ・パッケージ用の基板とを少なくともその一
    部が対向するように搭載した半導体装置であって、 上記多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ用の基
    板は、少なくとも一対の外部端子と、この一対の外部端
    子の間を直接に接続する内部配線とを備え、 上記多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージ用の基
    板の上記一対の外部端子の一方を上記実装基板を介して
    上記多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージに電気
    的に接続したことを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 上記多ピン・ボールグリッドアレイ・パ
    ッケージ用の基板の上記一対の外部端子の他方を、上記
    多ピン・ボールグリッドアレイ・パッケージと対向する
    位置から離れた位置で上記実装基板の電極に電気的に接
    続したことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 上記多ピン・ボールグリッドアレイ・パ
    ッケージ用の基板に、半導体チップもしくは容量チップ
    を搭載したことを特徴とする請求項4または5に記載の
    半導体装置。
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