JP2002319651A - 半導体装置とその実装構造 - Google Patents

半導体装置とその実装構造

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JP2002319651A
JP2002319651A JP2001123064A JP2001123064A JP2002319651A JP 2002319651 A JP2002319651 A JP 2002319651A JP 2001123064 A JP2001123064 A JP 2001123064A JP 2001123064 A JP2001123064 A JP 2001123064A JP 2002319651 A JP2002319651 A JP 2002319651A
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semiconductor device
socket
substrate
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mounting structure
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Takashi Hirano
貴史 平野
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NEC Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入出力ピンの数を多く設けることを可能にし
た半導体装置を提供する。 【解決手段】 六つの平面を有する立方体形状の半導体
装置(1)の表面積が最も大きい第1の面(3a)と、
前記第1の面(3a)に対向して設けられ、前記第1の
面(3a)と面積の等しい第2の面(3b)とで挟まれ
る第3の面(3c)に、信号の入出力用端子(3d)を
設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置とその
実装構造に係わり、特に、入出力ピンの数を多く設ける
ことを可能にした半導体装置とその実装構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のLSIは、QFP又はBGA等の
表面実装タイプで、パターン配線やVIAの配置等の空
間的な制約上、入出力ピン数に限度があった。このた
め、動作周波数を上げることで性能の向上を図ってき
た。しかしながら、動作周波数が、100MHzを超え
た現在では、大幅な性能の向上は望めない状況となって
きている。
【0003】図7に、従来から用いられている半導体装
置の構造を示す。
【0004】QFP(34)は、LSIの4辺にピンを
出し、基板の表面層に設置されたパッドに半田付けする
タイプのLSIである。入出力ピン数が大きいタイプの
QFPでは、1ピンの幅が、約0.2mm程度、ピン間
隔は、約0.5mm程度である。従って、ピンの強度、
精度、半田作業等を考えると、LSIのピン数を大幅に
増加させることは非常に困難であることがわかる。
【0005】BGA(35)は、LSIの下面に並べら
れた半田ボールと基板上のパッドとを半田付けするタイ
プのLSIで、現状では、QFPタイプよりピン数の多
いLSIの設計が可能となっている。また、ピン間隔も
1mm程度と、更に、ピン数を増加させることも可能で
ある。
【0006】しかし、図8に示すように、LSIの内側
に位置するピン(36)から表面層のみを使用してパタ
ーンを引き出すことは不可能である。LSIの内側にあ
るピンからLSI外部に信号を引き出すには、図9に示
すように、基板(37)の信号層を増加させてVIA
(38)を経由して内層のパターン(39)に落とすよ
うに、複数の層からLSI外部に引き出す必要がある。
このように、従来の方式では、I/O端子数の増加に
は、限界があるという欠点があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、特に、入出力ピンの数を
多く設けることを可能にした新規な半導体装置とその実
装構造を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。
【0009】即ち、本発明に係わる半導体装置の第1態
様は、六つの平面を有する立方体形状の半導体装置の表
面積が最も大きい第1の面と、前記第1の面に対向して
設けられ、前記第1の面と面積の等しい第2の面とで挟
まれる第3の面に、信号の入出力用端子を設けたことを
特徴とするものであり、叉、第2態様は、前記第1の面
と第2の面とで挟まれる第3の面に、電源供給用端子を
設けたことを特徴とするものである。
【0010】叉、本発明に係わる半導体装置の実装構造
の第1態様は、基板に設けた開口部と、前記基板の開口
部内に取り付けられたソケットと、前記ソケット内に組
み付けられる六つの平面を有する立方体形状の半導体装
置と、前記半導体装置の表面積が最も大きい第1の面
と、前記第1の面に対向して設けられ、前記第1の面と
面積の等しい第2の面とで挟まれる第3の面に設けた前
記半導体装置の信号の入出力用端子と、前記半導体装置
の入出力用端子と前記基板の開口部に露出する端子部と
を接続するための前記ソケットに設けた接続手段とで構
成したことを特徴とするものであり、叉、第2態様は、
前記接続手段は、前記半導体装置の入出力用端子と前記
ソケットとを接続するための突起部を設けた第1の接続
板と、前記基板の端子部と前記ソケットとを接続するた
めの突起部を設けた第2の接続板と、前記第1の接続板
の突起部と前記第2の接続板の突起部とを接続する接続
部材と、前記第1の接続板と前記第2の接続板とが互い
に離れる方向に付勢する弾性部材と、前記半導体装置と
ソケット間に設けた第1の異方性導電性シートと、前記
基板とソケット間に設けた第2の異方性導電性シートと
で構成したことを特徴とするものであり、叉、第3態様
は、前記弾性部材と前記接続部材とが、バネであること
を特徴とするものであり、叉、第4態様は、前記弾性部
材と前記接続部材とが、一体に形成されたことを特徴と
するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明は、LSIを基板の表面で
はなく、基板内に実装することにより、基板内のパター
ンに対してVIAやパッドを経由することなく、直接信
号線に接続し、パターン配線の制約を受けることなく、
I/O数を増加せしめたLSIを提供するものである。
【0012】図1において、LSI(3)は、ソケット
(2)内に格納され、基板(1)上に実装される。LS
I(3)からの信号の伝搬や電源供給は、ソケット
(2)の側面を経由して、基板(1)の信号層、電源
層、GND層等の各層内のパターンに対して直接行われ
る。
【0013】
【実施例】以下に、本発明に係わる半導体装置とその実
装構造の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【0014】(第1の具体例)図1〜図5は、本発明に
係わる半導体装置とその実装構造の第1の具体例を示す
断面図であって、これらの図には、六つの平面を有する
立方体形状の半導体装置(3)の表面積が最も大きい第
1の面(3a)と、前記第1の面(3a)に対向して設
けられ、前記第1の面(3a)と面積の等しい第2の面
(3b)とで挟まれる第3の面(3c)に、信号の入出
力用端子(3d)を設けたことを特徴とする半導体装置
(3)が示されている。
【0015】又、基板(1)に設けた開口部(10)
と、前記基板の開口部(10)内に取り付けられたソケ
ット(2)と、前記ソケット(2)内に組み付けられる
六つの平面を有する立方体形状の半導体装置(3)と、
前記半導体装置(3)の表面積が最も大きい第1の面
(3a)と、前記第1の面に対向して設けられ、前記第
1の面と面積の等しい第2の面(3b)とで挟まれる第
3の面(3c)に設けた前記半導体装置の信号の入出力
用端子(3d)と、前記半導体装置の入出力用端子(3
d)と前記基板(1)の開口部(10)に露出する端子
部(1d)とを接続するための前記ソケット(2)に設
けた接続手段(40)とで構成したことを特徴とする半
導体装置の実装構造が示され、又、前記接続手段(4
0)は、前記半導体装置(3)の入出力用端子(3d)
と前記ソケット(2)とを接続するための突起部(1
6)を設けた第1の接続板(12)と、前記基板(1)
の端子部(1d)と前記ソケット(2)とを接続するた
めの突起部(16)を設けた第2の接続板(11)と、
前記第1の接続板(12)の突起部(16)と前記第2
の接続板(11)の突起部(16)とを接続する接続部
材(17)と、前記第1の接続板(12)と前記第2の
接続板(11)とが互いに離れる方向に付勢する弾性部
材(13、17)と、前記半導体装置(3)とソケット
(2)間に設けた第1の異方性導電性シート(18A)
と、前記基板(1)とソケット(2)間に設けた第2の
異方性導電性シート(18)とで構成したことを特徴と
する半導体装置の実装構造が示されている。
【0016】以下に、第1の具体例を更に詳細に説明す
る。
【0017】図1には、本発明の第1の具体例の全体構
成の斜視図が示されている。
【0018】基板(1)内にソケット(2)を実装し、
ソケット(2)内にLSI(3)を格納する。そして、
ヒートシンク(4)と底板(5)とで、ソケット(2)
及びLSI(3)を基板1に挟み込み、ネジ(6)で4
ヶ所を固定する。LSI(3)の側面部(3c)のピン
(3d)と基板(1)に設けた開口部(10)の端面
(10a)に現れるパターン(1d)とが、ソケット
(2)の側面部に設けた接続手段(40)を経由して接
続され、信号の伝搬が行われる。
【0019】図2は、図1のA−A’断面図を示す。基
板(1)上に実装されたLSI(3)は、絶縁性を有す
る放熱スペーサ(9)により、図面下側方向にテンショ
ンがかけられ、固定されている。従って、発生した熱
は、放熱スペーサ(9)を介してヒートシンク(10)
へと放熱される。
【0020】図3は、図2のB領域についての詳細図で
ある。
【0021】ソケット(2)の側面部に設けられた接続
板(11)、(12)は、a−a’に沿って伸縮自在で
あり、且つ、コイルバネ等の弾性部材(13)により連
結され、常に、接続板(11)、(12)が互いに離反
する方向にテンションがかけられている。
【0022】ソケット(2)の基板(1)側の接続板
(11)とLSI(3)側の接続板(12)の表面に
は、突起したピン(16)がそれぞれ設けられ、接続板
(11)のピン(16)と接続板(12)のピン(1
6)とを導電性バネ(17)で接続している。この導電
性バネ(17)は、接続板(11)、(12)がa−
a’方向に伸縮した場合でも、確実に接続を確保するた
めに設けられたものであり、従って、伸縮性を有する。
【0023】接続板(11)と基板(1)の間、及び、
接続板(12)とLSI(3)との間には、それぞれ電
気電導に指向性があり、且つ、弾力性を有する異方性導
電性シート(18)、(18A)が、配設されている。
【0024】図4は、異方性導電性シート(18)の構
造を示している。異方性導電性シート(18)は、絶縁
性が高く弾力性の強い絶縁材(19)と、導電性が高い
繊維(20)によって構成されている。絶縁材(19)
中に繊維(20)を高密度に混入し、b−b’方向にの
み導電性を示し、他方向に対しては絶縁性を示すように
する。この異方性導電性シート(18)に、ピン(1
6)を押しつけることで、ピンと基板、ピンとLSI間
の接続を確実なものにする。
【0025】図5は、接続板(11)に配置されるピン
(16)の配置方法を示している。基板(1)では、各
信号層、電源層、GND層等のパターン(25)が、基
板(1)の端面(10a)に現れるように作られてい
る。接続板(11)には、ピン(16)が数段に分かれ
て配置され、このピン(16)の位置が、パターン(2
5)の位置と一致するように設計されている。従って、
ピン(16)が、異方性導電性シート(18)を介し
て、基板(1)のパターン(25)と接続される。LS
I側の接続板(12)についても、同様な構造を持ち、
LSI(3)の側面(3c)とソケット(2)のピン
(16)とが接続される。そして、ソケット(2)の両
接続板(11)、(12)のピン(16)、(16)
は、導電性バネ(17)により互いに接続され、LSI
(3)の信号端子(3d)と基板(1)のパターン(2
5)とが接続される。
【0026】(第2の具体例)図6は、本発明の第2の
具体例を示す断面図である。
【0027】図6に示すように、通常、基板(28)の
層構成は、電源層(29)とGND層(30)とが隣接
した形で設計されている。この基板(28)に対して、
電源に接続されるピンとGNDに接続されるピンの間に
コンデンサ(31)を挿入することにより、最短のリタ
ーンパスを形成し、数十〜数百MHzの帯域の放射電界
ノイズを大幅に減衰することが可能となる。また、基板
(28)側に接続されるピンとLSI(32)側に接続
されるピンを中継する導電性バネにインダクタンス(3
3)を持たせることにより、ローパスフィルタが形成さ
れ、LSI(32)への供給電流の整流化、数百MHz
〜1GHz超の帯域における放射電界ノイズの減衰効果
を持たせることが可能となる。
【0028】
【発明の効果】本発明に係わる半導体装置とその実装構
造は、上述のように構成したので、以下のような効果を
奏する。
【0029】第1の効果は、LSIの信号数を大幅に増
加させることが可能になるということである。
【0030】第2の効果は、LSIを基板内に実装する
ことにより、パッケージの厚さを薄くすることが可能と
なるということである。
【0031】第3の効果は、放射電界ノイズを減少させ
ることが可能となるということである。その理由は、L
SIをソケット内に実装することにより、上面及び底面
が、LSIを完全に覆い、LSIから直接放射される放
射電界ノイズを遮断するからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる半導体装置とその実装構造の第
1の具体例を示す斜視図である。
【図2】図1のA−A’断面図である。
【図3】図2のB部の断面図である。
【図4】異方性導電シートとピンとを示す図である。
【図5】基板と接続板のピン配置を示す図である。
【図6】本発明の第2の具体例を示す図である。
【図7】従来例を示す図である。
【図8】従来例を示す図である。
【図9】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 基板 1d 基板の端子 2 ソケット 3 LSI 3d LSIの端子 4 ヒートシンク 5 底板 6 ネジ 10 開口部 10a 開口部の端面 11、12 接続板 16 ピン 17 導電性バネ 18A、18 異方性導電シート 40接続手段

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 六つの平面を有する立方体形状の半導体
    装置の表面積が最も大きい第1の面と、前記第1の面に
    対向して設けられ、前記第1の面と面積の等しい第2の
    面とで挟まれる第3の面に、信号の入出力用端子を設け
    たことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の面と第2の面とで挟まれる第
    3の面に、電源供給用端子を設けたことを特徴とする請
    求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 基板に設けた開口部と、前記基板の開口
    部内に取り付けられたソケットと、前記ソケット内に組
    み付けられる六つの平面を有する立方体形状の半導体装
    置と、前記半導体装置の表面積が最も大きい第1の面
    と、前記第1の面に対向して設けられ、前記第1の面と
    面積の等しい第2の面とで挟まれる第3の面に設けた前
    記半導体装置の信号の入出力用端子と、前記半導体装置
    の入出力用端子と前記基板の開口部に露出する端子部と
    を接続するための前記ソケットに設けた接続手段とで構
    成したことを特徴とする半導体装置の実装構造。
  4. 【請求項4】 前記接続手段は、前記半導体装置の入出
    力用端子と前記ソケットとを接続するための突起部を設
    けた第1の接続板と、前記基板の端子部と前記ソケット
    とを接続するための突起部を設けた第2の接続板と、前
    記第1の接続板の突起部と前記第2の接続板の突起部と
    を接続する接続部材と、前記第1の接続板と前記第2の
    接続板とが互いに離れる方向に付勢する弾性部材と、前
    記半導体装置とソケット間に設けた第1の異方性導電性
    シートと、前記基板とソケット間に設けた第2の異方性
    導電性シートとで構成したことを特徴とする請求項3記
    載の半導体装置の実装構造。
  5. 【請求項5】 前記弾性部材と前記接続部材とが、バネ
    であることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の実
    装構造。
  6. 【請求項6】 前記弾性部材と前記接続部材とが、一体
    に形成されたことを特徴とする請求項5記載の半導体装
    置の実装構造。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011165988A (ja) * 2010-02-11 2011-08-25 Denso Corp 半導体装置
JP2013182974A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法

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JP2011165988A (ja) * 2010-02-11 2011-08-25 Denso Corp 半導体装置
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