JP2003007914A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
電源用端子を利用して効率的な放熱を実現することので
きる低熱抵抗型の半導体装置を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 パッケージ基板1のチップ搭載面1bに
半導体チップ2を搭載する。チップ搭載面1bの反対側
の面において、半導体チップ2の周辺領域に複数の外部
接続端子6が設けられる。半導体チップ2が搭載された
領域内に延在し、互いに電気的に分離された複数の導体
パターン10が設けられる。導体パターン10の各々は
外部接続端子6の一つのみに接続される。
Description
特に低熱抵抗タイプのBGA型半導体パッケージやLG
A型半導体パッケージのような半導体装置に関する。
の外部への放熱を促進して半導体チップの温度上昇を抑
えるよう構成した、いわゆる低熱抵抗タイプのBGA型
半導体パッケージやLGA型半導体パッケージ等があ
る。そのような半導体装置は、一般的にパッケージの中
央付近に放熱用のハンダボール等の端子が設けられ、こ
の端子を介して内部の半導体チップの熱をパッケージの
外に放出する。
導体パッケージを示す断面図であり、図2は図1に示す
パッケージ基板のチップ搭載面を示す平面図である。
のBGA型半導体パッケージは、通常のBGA型半導体
パッケージと同様に、パッケージ基板1の上に半導体チ
ップ2がダイ付け材3を介して搭載される。半導体チッ
プ2の端子は、パッケージ基板1上に形成された配線パ
ターン1aよりなる端子に対してボンディングワイヤ4
により接続され、半導体チップ2及びボンディングワイ
ヤ4はパッケージ基板1上で封止樹脂5により封止され
る。
端子や電源端子のような外部接続端子としてハンダボー
ル6が設けられる。ハンダボール6は半導体チップ2の
周辺に相当する領域に設けられ、パッケージ基板1を貫
通して形成されたスルーホール7により配線パターン1
aに電気的に接続される。
では、半導体チップの直下に相当する部分には外部接続
端子としてのハンダボールは設けられない。しかし、低
熱抵抗タイプのBGA型半導体パッケージでは、半導体
チップの直下に相当する部分に放熱用ハンダボール8が
設けられる。放熱用ハンダボール8はスルーホール9に
接続されるが、スルーホール9は配線パターン1aには
接続されていない。
生する熱は、ダイ付け材3を介してパッケージ基板1に
伝わり、パッケージ基板1及びスルーホール9を通過し
て放熱用ハンダボール8に到達する。放熱用ハンダボー
ル8は、半導体パッケージをマザーボード等と回路基板
に実装する際に、ハンダボール6と同様に回路基板上の
端子に接続される。この端子は、放熱用の端子として回
路基板に形成されるものであり、信号伝達経路とは分離
して形成される。したがって、半導体チップ2が発生す
る熱は、放熱用ハンダボール8を介して最終的に回路基
板に伝わり、回路基板から更に他の部分へと放出され
る。
ハンダボール8を回路基板に接続するために、回路基板
上に放熱用の接続端子を形成する場合、放熱用の接続端
子が配置される部分(半導体パッケージの中央部分に相
当する回路基板の部分)には信号配線や電源配線等の配
線パターンを形成することはできない。また、回路基板
が多層基板である場合には、層間を接続するためのスル
ーホール等を設けることができない。したがって、回路
基板の配線パターンを設けることのできる領域が減少
し、設計上の制約が生じることとなる。
放熱用の接続端子が設けられていない回路基板へ、上述
のような低熱抵抗型の半導体装置を搭載する必要が生じ
た場合、放熱効果が減少してしまう。また、実装する半
導体装置の中央部分に相当する領域に配線パターンを有
するような回路基板では、放熱用ハンダボールにより配
線パターンが短絡してしまうおそれがあり、このような
場合は回路基板の設計変更が必要となってしまう。
あり、放熱用の端子を設けることなく、信号用又は電源
用端子を利用して効率的な放熱を実現することのできる
低熱抵抗型の半導体装置を提供することを目的とする。
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。
チップ搭載面に半導体チップが搭載され、該チップ搭載
面の反対側の面において前記半導体チップの周辺領域に
複数の外部接続端子が設けられた半導体装置であって、
前記半導体チップが搭載された領域内に延在し、且つ各
々が前記外部接続端子の一つのみに接続され、互いに電
気的に分離された複数の導体パターンを有することを特
徴とするものである。
プで発生した熱は、半導体チップの搭載領域内に延在す
る導体パターンを介して外部接続用端子に伝わり、外部
接続端子から外部に放出される。すなわち、放熱用の接
続端子を半導体搭載領域近傍に設ける必要がなく、信号
用又は電源用の外部接続端子を利用して放熱することが
できる。したがって、本発明による半導体装置を搭載す
る回路基板には、放熱用の外部接続端子を接続する端子
を形成する必要がなくなり、回路基板上の配線パターン
を自由に設計することができ、回路基板の面積を有効に
利用することができる。
導体装置であって、前記導体パターンは、前記パッケー
ジ基板の配線パターンが形成された面に形成され、且つ
前記配線パターンと同じ材料であることを特徴とするも
のである。
ンをパッケージ基板の配線パターンを形成する工程で同
時に形成することができ、半導体装置の製造コストを低
減することができる。
載の半導体装置であって、前記導体パターンは、前記パ
ッケージ基板のチップ搭載面とチップ搭載面の反対側の
面との少なくとも一方に形成されたことを特徴とするも
のである。
基板の配線パターンが形成された面に対して導体パター
ン形成することができ、導体パターンのみを形成する工
程を設ける必要がない。
載の半導体装置であって、前記導体パターンは、前記パ
ッケージ基板のチップ搭載面とチップ搭載面の反対側の
面との両面に形成され、両面に形成された対応する前記
導体パターンは前記パッケージ基板を貫通して延在する
スルーホールにより接続されたことを特徴とするもので
ある。
基板の両面に導体パターンが設けられ且つそれらがスル
ーホールで接続されるので、半導体チップの熱を効率的
に外部接続端子に伝達することができる。
載の半導体装置であって、前記導体パターンは、前記外
部接続端子のうち半導体チップに最も近い列に配置され
た外部接続端子に接続された第1の導体パターンと、前
記外部接続端子のうち半導体チップに最も近い列に配置
された外部接続端子以外の外部接続端子に接続された第
2の導体パターンとを含むことを特徴とするものであ
る。
することのできる外部接続端子の数が増え、放熱効率を
向上することができる。
て図面と共に説明する。
熱抵抗型半導体装置の一例であるBGA型半導体パッケ
ージの断面図であり、図4は図3に示すパッケージ基板
のチップ搭載面を示す平面図である。また、図5は図3
に示すBGA型半導体パッケージの一部の拡大断面図で
ある。なお、図3乃至5において、図1に示す構成部品
と同等な部品には同じ符号を付す。
半導体パッケージにおいて、パッケージ基板1の上に半
導体チップ2がダイ付け材3を介して搭載される。半導
体チップ2の端子は、パッケージ基板1上に形成された
配線パターン1aよりなる端子に対してボンディングワ
イヤ4により接続され、半導体チップ2及びボンディン
グワイヤ4はパッケージ基板1上で封止樹脂5により封
止される。
端子や電源端子のような外部接続端子としてハンダボー
ル6が設けられる。ハンダボール6は半導体チップ2の
周辺に相当する領域に設けられ、パッケージ基板1を貫
通して形成されたスルーホール7により配線パターン1
aに電気的に接続される。
半導体パッケージでは、半導体チップの直下に相当する
部分に放熱用のハンダボールが設けられる。しかし、本
発明の第1の実施の形態によるBGA型半導体パッケー
ジでは、通常のBGA型半導体パッケージと同様に、半
導体チップ2の直下に相当する部分には外部接続端子と
してのハンダボールは設けられない。すなわち、本発明
の第1の実施の形態によるBGA型半導体パッケージで
は、信号用あるいは電源用端子等として機能するのハン
ダボール6を、放熱用ハンダボールの代わりに使用して
いる。
に相当する領域に配列されているため、半導体チップ2
から発生した熱を効率的にハンダボール6に伝える必要
がある。このため、半導体チップのチップ搭載面1bに
おいて半導体チップ2が搭載される領域に、図4に示す
ように放熱用導体パターン10が形成される。
エッチングして形成する配線パターン1aと同じ工程で
形成できるように、配線パターン1aと同じ材料で形成
されることが好ましいが、熱伝導性のよい材料であれば
異なる材料であってもよい。放熱用導体パターン10
は、半導体チップ2の直下から延出し、周囲に配置され
たハンダボール6まで延在し、図3に示すようにスルー
ホール7によりハンダボール6に接続される。
0はハンダボール6のうち、最も内側に配列されたハン
ダボールに接続されるように形成されている。そして、
図4に示すように、一つのハンダボール6に接続される
放熱用導体パターン10は、他のハンダボール6に接続
される放熱用導体パターン10と分離した状態で形成さ
れる。すなわち、ハンダボール6の各々は互いに異なる
配線上に設けられものであり、電気的に分離されていな
ければならないからである。
生する熱は、ダイ付け材3を介して放熱用導体パターン
10に伝わり、スルーホール7を通過してハンダボール
6に到達する。そして、回路基板から更に他の部分へ放
出される。したがって、ダイ付け材3は、絶縁性の接着
剤であって、熱伝導性が良好な材料であることが好まし
い。
又は電源用の端子として設けられているものであり、本
実施の形態において、放熱用のハンダボールをハンダボ
ール6とは別に設ける必要はない。すなわち、本実施の
形態による低熱抵抗型BGA型半導体パッケージは、通
常のBGA型半導体パッケージと同様な端子構成を有し
ており、その中央部分には放熱用のハンダボールは設け
られていない。したがって、本実施の形態による低熱抵
抗型BGA型半導体パッケージが搭載されるマザーボー
ド等の回路基板には、通常のBGA型半導体パッケージ
が搭載される回路基板と同様に、半導体チップ2の直下
に相当する領域にも配線パターンを設けることができ、
回路基板のサイズを増大することなく、効率的な配線設
計を達成することができる。
熱抵抗型半導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA型
半導体パッケージについて、図6を参照しながら説明す
る。図6は本発明の第2の実施の形態による低熱抵抗型
半導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA型半導体パ
ッケージの一部の断面図である。図6において、図3に
示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説
明は省略する。
型BGA型半導体パッケージは、図3に示す本発明の第
1の実施の形態による低熱抵抗型BGA型半導体パッケ
ージと基本構造は同じであるが、放熱用導体パターン1
0Aがパッケージ基板1のチップ搭載面1bの反対側の
面に形成されることが異なる。すなわち、本実施の形態
では、放熱用導体パターン10Aは、ハンダボール6が
設けられるパッケージ基板1の裏側に形成されている。
ン等の配線パターン1aが、パッケジ基板1の裏面に形
成されている場合に好適である。すなわち、配線パター
ン1aの形成と同時に導体パターン10Aの形成も行う
ことができ、工程数を増やすことなく導体パターンを形
成することができる。
型BGA型半導体パッケージも、上述の本発明の第1の
実施の形態による低熱抵抗型BGA型半導体パッケージ
と同様に、通常のBGA型半導体パッケージと同様な端
子構成を有しており、その中央部分には放熱用のハンダ
ボールは設けられていない。したがって、本実施の形態
による低熱抵抗型BGA型半導体パッケージが搭載され
るマザーボード等の回路基板には、通常のBGA型半導
体パッケージが搭載される回路基板と同様に、半導体チ
ップ2の直下に相当する領域にも配線パターンを設ける
ことができ、回路基板のサイズを増大することなく、効
率的な配線設計を達成することができる。
熱抵抗型半導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA型
半導体パッケージについて、図7を参照しながら説明す
る。図7は本発明の第3の実施の形態による低熱抵抗型
半導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA型半導体パ
ッケージの一部の断面図である。図7において、図3に
示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説
明は省略する。
型BGA型半導体パッケージは、図3に示す本発明の第
1の実施の形態による低熱抵抗型BGA型半導体パッケ
ージと基本構造は同じであるが、放熱用導体パターンが
パッケージ基板1のチップ搭載面1bと反対側の面との
両方に形成されることが異なる。すなわち、本実施の形
態では、放熱用導体パターン10は半導体チップ搭載面
1bに形成され、放熱用導体パターン10Aはハンダボ
ール6が設けられるパッケージ基板1の裏側に形成され
ている。
型BGA型半導体パッケージも、上述の本発明の第1の
実施の形態による低熱抵抗型BGA型半導体パッケージ
と同様に、通常のBGA型半導体パッケージと同様な端
子構成を有しており、その中央部分には放熱用のハンダ
ボールは設けられていない。したがって、本実施の形態
による低熱抵抗型BGA型半導体パッケージが搭載され
るマザーボード等の回路基板には、通常のBGA型半導
体パッケージが搭載される回路基板と同様に、半導体チ
ップ2の直下に相当する領域にも配線パターンを設ける
ことができ、回路基板のサイズを増大することなく、効
率的な配線設計を達成することができる。
パッケージ基板の両面に形成されるので、半導体チップ
2からの熱を効率的にハンダボール6に伝えることがで
きる。
熱抵抗型半導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA型
半導体パッケージについて、図8を参照しながら説明す
る。図8は本発明の第4の実施の形態による低熱抵抗型
半導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA型半導体パ
ッケージの一部の断面図である。図8において、図7に
示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説
明は省略する。
型BGA型半導体パッケージは、図3に示す本発明の第
1の実施の形態による低熱抵抗型BGA型半導体パッケ
ージと基本構造は同じであるが、放熱用導体パターンが
パッケージ基板1のチップ搭載面1bと反対側の面との
両方に形成され且つそれらがスルーホール11により接
続されていることが異なる。すなわち、本実施の形態で
は、放熱用導体パターン10は半導体チップ搭載面1b
に形成され、放熱用導体パターン10Aはハンダボール
6が設けられるパッケージ基板1の裏側に形成されてい
る。そして、放熱用導体パターン10と放熱用導体パタ
ーン10Aとの間には、パッケージ基板1を貫通して形
成されるスルーホール11が設けられる。この場合、ス
ルーホール11は、通常の電気的な接続用のスルーホー
ルと同じ構成であり、貫通孔の内部に金属メッキを施し
たものであるが、電気的な接続として設けられものでは
なく、放熱用導体パターン10と放熱用導体パターン1
0Aとを熱的に接続して、放熱用導体パターン10から
放熱用導体パターン10Aへの熱の伝達を促進する機能
を果たす。
型BGA型半導体パッケージも、上述の本発明の第1の
実施の形態による低熱抵抗型BGA型半導体パッケージ
と同様に、通常のBGA型半導体パッケージと同様な端
子構成を有しており、その中央部分には放熱用のハンダ
ボールは設けられていない。したがって、本実施の形態
による低熱抵抗型BGA型半導体パッケージが搭載され
るマザーボード等の回路基板には、通常のBGA型半導
体パッケージが搭載される回路基板と同様に、半導体チ
ップ2の直下に相当する領域にも配線パターンを設ける
ことができ、回路基板のサイズを増大することなく、効
率的な配線設計を達成することができる。
パッケージ基板の両面に形成されそれらの間にスルーホ
ール11が設けられるので、半導体チップ2からの熱を
効率的にハンダボール6に伝えることができる。
熱抵抗型半導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA型
半導体パッケージについて、図9及び図10を参照しな
がら説明する。図9は本発明の第2の実施の形態による
低熱抵抗型半導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA
型半導体パッケージの断面図であり、図10は図9に示
すパッケージ基板のチップ搭載面を示す平面図である。
図9及び図10において、図3及び図4に示す構成部品
と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略す
る。
型BGA型半導体パッケージは、図3に示す本発明の第
1の実施の形態による低熱抵抗型BGA型半導体パッケ
ージと基本構造は同じであるが、最内周側のハンダボー
ル6に接続される放熱用導体パターン10に加えて、最
内周より外側のハンダボール6に対して接続される放熱
用導体パターン10Bが設けられた点が異なる。すなわ
ち、本実施の形態では、放熱用導体パターン10Bは、
最内周側に位置するハンダボール6の間を通って外周側
のハンダボール6にも接続される。したがって、多数の
ハンダボール6を放熱用ハンダボールとして利用するこ
とができ、放熱効率を向上することができる。
のみ放熱用導体パターン10,10Bが形成される例を
示したが、上述の第2乃至第4の実施の形態のように、
パッケージ基板1の裏面にも放熱用導体パターン10B
を設けてもよく、また、これらを接続するスルーホール
を形成してもよい。
は、低熱抵抗型BGA型半導体パッケージに関して説明
したが、本発明は、LGA型半導体パッケージ等の他の
種類の半導体パッケージにも適用することができる。
種々の効果を実現することができる。請求項1記載の発
明によれば、半導体チップで発生した熱は、半導体チッ
プの搭載領域内に延在する導体パターンを介して外部接
続用端子に伝わり、外部接続端子から外部に放出され
る。すなわち、放熱用の接続端子を半導体搭載領域近傍
に設ける必要がなく、信号用又は電源用の外部接続端子
を利用して放熱することができる。したがって、本発明
による半導体装置を搭載する回路基板には、放熱用の外
部接続端子を接続する端子を形成する必要がなくなり、
回路基板上の配線パターンを自由に設計することがで
き、回路基板の面積を有効に利用することができる。
ンをパッケージ基板の配線パターンを形成する工程で同
時に形成することができ、半導体装置の製造コストを低
減することができる。
基板の配線パターンが形成された面に対して導体パター
ン形成することができ、導体パターンのみを形成する工
程を設ける必要がない。
基板の両面に導体パターンが設けられ且つそれらがスル
ーホールで接続されるので、半導体チップの熱を効率的
に外部接続端子に伝達することができる。
することのできる外部接続端子の数が増え、放熱効率を
向上することができる。
ージを示す断面図である。
す平面図である。
導体装置の一例であるBGA型半導体パッケージの断面
図である。
す平面図である。
拡大断面図である。
導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA型半導体パッ
ケージの一部の断面図である。
導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA型半導体パッ
ケージの一部の断面図である。
導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA型半導体パッ
ケージの一部の断面図である。
導体装置の一例としての低熱抵抗型BGA型半導体パッ
ケージの一部の断面図である。
示す平面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 パッケージ基板のチップ搭載面に半導体
チップが搭載され、該チップ搭載面の反対側の面におい
て前記半導体チップの周辺領域に複数の外部接続端子が
設けられた半導体装置であって、 前記半導体チップが搭載された領域内に延在し、且つ各
々が前記外部接続端子の一つのみに接続され、互いに電
気的に分離された複数の導体パターンを有することを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置であって、 前記導体パターンは、前記パッケージ基板の配線パター
ンが形成された面に形成され、且つ前記配線パターンと
同じ材料であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体装置であっ
て、 前記導体パターンは、前記パッケージ基板のチップ搭載
面とチップ搭載面の反対側の面との少なくとも一方に形
成されたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 請求項1又は2記載の半導体装置であっ
て、 前記導体パターンは、前記パッケージ基板のチップ搭載
面とチップ搭載面の反対側の面との両面に形成され、両
面に形成された対応する前記導体パターンは前記パッケ
ージ基板を貫通して延在するスルーホールにより接続さ
れたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項5】 請求項1又は2記載の半導体装置であっ
て、 前記導体パターンは、前記外部接続端子のうち半導体チ
ップに最も近い列に配置された外部接続端子に接続され
た第1の導体パターンと、前記外部接続端子のうち半導
体チップに最も近い列に配置された外部接続端子以外の
外部接続端子に接続された第2の導体パターンとを含む
ことを特徴とする半導体装置。
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---|---|---|---|
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