JP2002093949A - 集積回路パッケージの製造方法および集積回路パッケージ - Google Patents

集積回路パッケージの製造方法および集積回路パッケージ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集積回路チップと一緒に使用するためのＢＧ
Ａパッケージのような集積回路パッケージを提供するこ
と。 【解決手段】 集積回路パッケージは、パッケージ内の
低い導電性レベルを露出している空洞を含む基板を持
ち、そのため、基板内に形成された貫通孔の数を減らす
ために、集積回路チップと下の導電性レベルとの間に接
続を形成することができる。その結果、追加の信号ライ
ン相互接続部を基板回路パッケージに内蔵することがで
き、および／または集積回路チップを小さくすることが
できる。このようにすれば、電気的性能を向上させるこ
とができる。基板内に複数のボンディング階層が存在す
る場合には、ワイヤ間の距離が長くなり、そのため、ワ
イヤ・ボンディング・プロセス、およびその後の封入プ
ロセスを容易に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して、集積回路
に関し、特に集積回路用パッケージおよびこれらのパッ
ケージの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）集
積回路パッケージ（以後、ＢＧＡパッケージと呼ぶ）
は、集積回路チップを装着するために広く使用されてい
る。何故なら、上記ＢＧＡパッケージは、他のパッケー
ジ技術と比較した場合、いくつかの利点を持っているか
らである。ＢＧＡパッケージを使用すれば、狭い表面積
内に複数のピン構造体を装着することができる。さら
に、ＢＧＡパッケージは、衝撃による損傷を受けにく
い。何故なら、ＢＧＡパッケージの外側のターミナル
は、短くずんぐりしているからである。さらに、ＢＧＡ
パッケージは、電気的性能を優れたものにするボール・
トレースを半田付けするための比較的短いボンド・パッ
ドを持つ。
【０００３】図８は、代表的なＢＧＡパッケージであ
る。ＢＧＡパッケージは、二重側面構造または多重層構
造にすることができる基板１と、接着剤２により基板１
の上面上に装着されている集積回路チップ３とを含む。
金属ワイヤ４が、集積回路の上面上に形成されている複
数のボンド・パッド３ａと、基板１上に形成されている
ボンド・パッド７とを電気的に相互に接続している。同
様に、集積回路チップ３および金属ワイヤ４を封入する
ために、基板１の上面上に形成されている成形部分５も
設置されている。半田ボール６は、基板１の下面に取り
付けられる。ボンド・パッド７は、基板１内に形成され
ているメッキ貫通孔８により半田ボール６に接続してい
る。
【０００４】ＢＧＡパッケージを製造するために、集積
回路チップ３は、ダイ・ボンディング・プロセスにより
接着剤２で基板１の上面の中央部に取り付けられる。そ
の後のワイヤ・ボンディング・プロセス中に、集積回路
３の上面上に形成されたボンド・パッド３ａ、および基
板１上に形成されたボンド・パッド７が、金属ワイヤ４
により相互接続される。成形プロセスを使用することに
より、集積回路３、金属ワイヤ４および基板１の上面の
一部がエポキシにより封入され、成形部分５を形成す
る。半田ボール取付けプロセス中に、半田ボール６は、
基板１の下面に取り付けられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このＢＧＡパッケージ
は利点も持っているが欠点もある。例えば、電力リング
とアース・リングとの間に複数の層の金属化構造体と、
各内部面からなる基板１内に多数の貫通孔が形成され
る。その結果、電気的性能が低下する。何故なら、内部
電力面とアース面を通る電流用の導電路が少なくなるか
らである。従って、この問題を軽減するＢＧＡパッケー
ジの開発が望まれている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】集積回路パッケージの基
板は、基板内の低い導電性レベルを露出している空洞を
持ち、そのため、集積回路と下の導電性レベルとの間に
接続部を形成することができる。そのため、導電性層間
のメッキ貫通孔はそれほど重要でなくなる。その結果、
内部電力面とアース面内の導電路を必ずしもメッキ貫通
孔により形成する必要がなくなり、従来技術の場合に発
生した電気的性能低下を避けたり、幾分緩和したりする
ことができる。さらに、本発明を使用すれば、もっと多
く信号を追加することもできるし、および／または電気
的性能を向上させるために、集積回路の大きさを小さく
することもできる。複数のボンディング階層の集積回路
パッケージの場合には、ワイヤ間の距離が長くなり、そ
のため、ワイヤ・ボンディング・プロセス、およびその
後の封入プロセスを容易に行うことができる。
【０００７】図に示すように、集積回路パッケージの基
板は、第一の誘電層の上に形成された導電層、および上
記第一の導電層の上に形成された第二の誘電層を含む。
第二の誘電層は、第一の導電層の一部を露出している空
洞を含む。また、第一の導電層の露出部分に接続してい
る第二の誘電層の上に位置する集積回路が設置されてい
る。
【０００８】上記一般的な説明および下記の詳細な説明
は、両方とも例示としてのものであって、本発明を制限
するものではないことを理解されたい。
【０００９】
【発明の実施の形態】添付の図面を参照しながら、以下
の詳細な説明を読めば、本発明を最もよく理解すること
ができるだろう。半導体業界の慣例により、図面の種々
の部材は正確に縮尺されていないことを強調しておきた
い。それどころか、図面を見やすくするために、種々の
部材の寸法は、任意に拡大または縮小してある。
【００１０】図面について説明するが、図面全体を通し
て、類似の素子には、類似の参照番号がつけてある。図
１は、本発明の例示としての実施形態による集積回路パ
ッケージを製造するためのプロセスを示すフローチャー
トである。図２−図６を参照しながら、図１のプロセス
について説明する。
【００１１】ステップ１００において、多重層基板１０
（図２）が供給される。多重層基板１０の製造プロセス
は周知である。基板は、絶縁層２０、２２、２４および
導電層３０、３２、３４、３６を含む。導電層３０、３
２、３４、３６は、標準的な技術によりパターン形成す
ることができる。これらの層は、多重層基板１０の頂部
１２と底部１４とを相互接続するためにパターン形成さ
れる。導電層３０、３２、３４、３６は、銅のような金
属、または他の適当な導電性材料で作ることができる。
【００１２】ステップ１１０において、４０および４２
（図３）のような貫通孔が、標準的プロセスにより多重
層基板１０内に形成される。例えば、貫通孔は、多重層
基板１０を機械的又は、レーザにより穴開けすることに
より形成することができる。図には二つの貫通孔４０お
よび４２しか示していないが、多重層基板１０には多数
の貫通孔を形成することができる。
【００１３】次に、ステップ１１２において、貫通孔４
０および４２および外側の導電層にメッキが行われる。
外側の導電層は、導電層３２および３６を含む。メッキ
・プロセスは、貫通孔を含む露出した表面上でのシード
層の形成と、その後での無電解メッキ・フラッシュおよ
び電解メッキを含む。メッキ材料としては、例えば、銅
を使用することができる。ステップ１１４において、導
電層３２および３６が、周知のプロセスによりパターン
形成される。その後で、ステップ１１６においては、半
田マスク４６および４８が導電層３２および３６の上に
置かれ、導電層３２および３６および絶縁層２２の一部
を露出するためにパターン形成が行われる。
【００１４】次に、ステップ１２０において、導電層３
０を露出するために、絶縁層２２内に空洞５０（図５）
が形成される。空洞５０は、ルーティング、レーザ・ミ
リング、プラズマ・エッチング、または他の空洞形成技
術により形成することができる。導電層３０を露出する
ことにより、集積回路から多重層基板１０の少なくとも
二つの異なるボンディング階層へのワイヤ・ボンドを直
接形成することができる。
【００１５】導電層３０の一つまたはそれ以上の露出部
分は、電力面、電力リングまたは電力領域を形成するこ
とができる。この場合、集積回路の複数のボンド・パッ
ドを、露出面、露出リングまたは露出領域と相互に接続
することができる。電力面の代わりに、導電層３０の露
出部分はアース面を形成することができる。このように
して、電力またはアースに接続するための複数の貫通孔
の数を少なくすることもできるし、または全面的に使用
しないですますこともできる。露出した導電層３０の一
部は、また、アース面、電力面または信号ライン用の接
続部のうちの一つまたはそれ以上を含む領域の組合せを
含むことができる。
【００１６】ステップ１３０において、導電性ワイヤを
ボンドすることができる材料を、導電層３０、３２およ
び３６の露出した導電領域上に形成することができる。
導電性材料は、ニッケル上に形成された金を含むことが
できる。この場合、ニッケルは、導電層３０、３２およ
び３６の露出部分上にメッキされ、金はニッケル上にメ
ッキされる。
【００１７】ステップ１４０において、デバイスが完成
する（図６）。このステップは、接着剤７０による多重
層基板１０への集積回路チップ７５の接続を含む。ワイ
ヤ・ボンド８０は、集積回路上のボンド・パッド（図示
せず）と、多重層基板１０上の接続領域、および／また
はボンド・パッド３０ａ、３０ｂ，３２ａ、３２ｂとの
間に形成される。接続領域は、ワイヤを直接導電層３０
および３２に接続することができる、ボンド・パッドの
ような領域である。さらに、集積回路チップおよびワイ
ヤ・ボンドの上にエポキシを上から成形し、半田ボール
６５が、従来技術により（導電層３６から形成された）
接続パッド６０に接続される。
【００１８】例示の実施形態の場合には、集積回路チッ
プ７５は、マスク７０のセグメント上に形成される（図
６および図７）。図では、アース面に接続しているワイ
ヤ・ボンドは一つであるが、集積回路７５とアース面３
２ａとを相互接続するために、複数のワイヤ・ボンドを
使用することができる。その結果、集積回路７５をアー
スするために、多重層基板１０内に複数の貫通孔を形成
する必要はなくなる。
【００１９】さらに、導電層３０のセグメント３０ａ
は、電力面を形成し、集積回路チップ７５に電気的に接
続することができる。図には、電力リング３０ａに接続
しているワイヤ・ボンドは一つしかないが、集積回路チ
ップ７５と電力面３０ａとを相互接続するために、複数
のワイヤ・ボンドを使用することができる。その結果、
集積回路チップ７５を電力面３０ａに相互接続するため
に、多重層基板１０内に複数の貫通孔を形成する必要が
なくなる。別の方法としては、セグメント３０ｂは電力
面を形成することができる。電力面、アース面、または
導電層の他のセグメントを、集積回路の一つ、二つ、三
つまたはそれ以上の側面に沿って連続領域として形成す
ることができるし、電力面、アース面または導電層のそ
の他のセグメントを集積回路を囲むように配置すること
もできる。
【００２０】例示としての実施形態を参照しながら本発
明を説明してきた。上記の例示としての実施形態は、四
つの導電層を含むが、本発明は、三つまたはそれ以上の
導電層、およびこれらの導電層を分離するための関連絶
縁層を含む基板に適用することができる。さらに、空洞
を、基板内に一つまたはそれ以上の導電層を露出してい
る基板の二つ以上の誘電層内に形成することができる。
さらに、信号ライン用の接続部、電力またはアース、ま
たはその組合せを基板の空洞内に設けることができる。
従って、添付の特許請求の範囲は、当業者であれば、本
発明の真の精神および範囲から逸脱することなしに実行
することができる他の変更および実施形態を含むものと
解釈されたい。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、集積回路チップと一緒
に使用するためのＢＧＡパッケージのような集積回路パ
ッケージが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボール・グリッド・アレイ・パッケージを製造
するための、本発明の例示としてのプロセスのフローチ
ャートである。
【図２】図１のプロセスによる連続製造段階中のボール
・グリッド・アレイ基板の略図である。
【図３】図１のプロセスによる連続製造段階中のボール
・グリッド・アレイ基板の略図である。
【図４】図１のプロセスによる連続製造段階中のボール
・グリッド・アレイ基板の略図である。
【図５】図１のプロセスによる連続製造段階中のボール
・グリッド・アレイ基板の略図である。
【図６】図１のプロセスによる連続製造段階中のボール
・グリッド・アレイ基板の略図である。
【図７】図５のボール・グリッド・アレイ基板の平面図
である。
【図８】従来のボール・グリッド・アレイ・パッケージ
の略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド アール ホーク，ジュニヤ アメリカ合衆国 19406 ペンシルヴァニ ア，キング オブ プルッシア，デープ ホロー ロード 125

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積回路パッケージであって、 第一の誘電層と、 前記第一の誘電層上に形成された第一の導電層と、 前記第一導電層の上に形成されていて、前記第一の導電
    層の一部を露出している空洞を有する第二の誘電層と、 前記第二の誘電層の上に位置していて、前記第一導電層
    の露出部分に接続している集積回路チップとを含む基板
    を備える集積回路パッケージ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の集積回路パッケージにお
    いて、前記第一の導電層が連続領域を含み、前記集積回
    路チップがボンド・パッドを含み、前記連続領域が前記
    ボンド・パッドの一つより多くと接続している集積回路
    パッケージ。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の集積回路パッケージにお
    いて、前記連続領域が、アース面および電力面のうちの
    一方である集積回路パッケージ。
  4. 【請求項４】 請求項２記載の集積回路パッケージにお
    いて、前記連続領域が、前記集積回路チップの少なくと
    も一つの側面に沿って境界を形成する集積回路パッケー
    ジ。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の集積回路パッケージにお
    いて、前記連続領域が、前記集積回路を囲んでいる集積
    回路パッケージ。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の集積回路パッケージにお
    いて、前記連続領域が、前記集積回路の少なくとも二つ
    の側面に沿って境界を形成する集積回路パッケージ。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の集積回路パッケージにお
    いて、前記第一の導電層の前記露出部分が、アース面と
    電力面の一方を含む集積回路パッケージ。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の集積回路パッケージにお
    いて、前記第一の導電層の前記露出部分が、信号ライン
    用の少なくとも一つの接続部を含む集積回路パッケー
    ジ。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の集積回路パッケージにお
    いて、前記第一の導電層の前記露出部分が、信号ライン
    用の少なくとも一つの接続部を含む集積回路パッケー
    ジ。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載の集積回路パッケージに
    おいて、さらに、前記第二の誘電層の上に形成された第
    二の導電層を備える集積回路パッケージ。
  11. 【請求項１１】 集積回路パッケージであって、 第一の誘電層と、 前記第一の誘電層上に形成された第一の導電層と、 前記第一導電層の上に形成されていて、集積回路に接続
    される前記第一の導電層の一部を露出している空洞を有
    する第二の誘電層と、 前記第二の誘電層の上に位置していて、前記集積回路を
    位置決めするための領域を有する第二の導電層とを含む
    基板を備える集積回路パッケージ。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の集積回路パッケージ
    において、前記第一の導電層の前記露出部分が、アース
    面および電力面のうちの一方を形成する集積回路パッケ
    ージ。
  13. 【請求項１３】 請求項１１記載の集積回路パッケージ
    において、前記第一の導電層の前記露出部分が、さら
    に、信号ライン用の接続部を形成する集積回路パッケー
    ジ。
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