JP2005322814A - 配線の電気特性チューニング方法と半導体装置用基板およびこれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 エリアアレイ型半導体装置において、配線引き廻しエリアの縮小化によって等長配線が施されない場合であっても伝播時間を自由にチューニングする事ができ、スキューを大幅に低減できる配線の電気特性チューニング方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 基板15上に形成された配線において、配線長の差に伴い生じる信号の伝播時間差を低減させるために、基準とすべく伝播時間より早く伝播する配線については配線近傍に設けられた調整用パターン9a,9bに金線8で接続しキャパシタンスを増加させ伝播時間を遅らせる。逆に、基準とすべく伝播時間より遅く伝播する配線については、インダクタンスを小さくするために配線が並列回路となるように配線近傍に設けられた調整用パターン9a,9bを介して金線8を接続させ伝播時間を早めてやり、配線間の伝播時間差を低減させる。
【選択図】 図1
【解決手段】 基板15上に形成された配線において、配線長の差に伴い生じる信号の伝播時間差を低減させるために、基準とすべく伝播時間より早く伝播する配線については配線近傍に設けられた調整用パターン9a,9bに金線8で接続しキャパシタンスを増加させ伝播時間を遅らせる。逆に、基準とすべく伝播時間より遅く伝播する配線については、インダクタンスを小さくするために配線が並列回路となるように配線近傍に設けられた調整用パターン9a,9bを介して金線8を接続させ伝播時間を早めてやり、配線間の伝播時間差を低減させる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、高速・多ピン化するエリアアレイ型半導体装置の配線長によって生じる伝送時間差を低減させる有効なチューニング方法と基板の配線構造、及びその配線構造を有するBGA(Ball Grid Array Package)やCSP(Chip Size Package)およびLGA(Land Grid Array Package)等のエリアアレイ型半導体装置に関するものである。
一般に、現在の電子機器は、デジタル機器に代表されるように小型、薄型、多ピン、高速化が要求されており、これらの電子機器に搭載される半導体素子を内蔵した半導体装置も上記同様に小型、薄型、多ピン、高速化が求められている。
特に、半導体素子のI/O数は数千にも及ぶものが開発され、動作周波数では数GHzと高速で動作するものが開発されている。これらの半導体素子を搭載するエリアアレイ型半導体装置においては、信号配線等の配線の幅を細くするとともにその間隔を狭くし、さらには配線の多層化・配線間を接続する貫通導体の小径化により高密度配線化が図られている。
しかし、高密度配線化に伴ってクロストークノイズや反射ノイズ等の問題が顕在化してきており、これらのノイズの影響で信号のタイミングが遅れたり、進んだりしている。これが原因で生じるスキュー(ノイズ)に関しては、信号の高速化に伴って、より重要な問題となってきている。
以下、現在施されているスキュー低減手法について、半導体装置、半導体装置用基板とスキューのチューニング方法の順に説明する。
まず、従来のエリアアレイ型半導体装置について説明する。
まず、従来のエリアアレイ型半導体装置について説明する。
図9はワイヤボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置を示す。その製造工程は、半導体素子1をダイボンド樹脂20を介して基板15の表面にダイボンディングを行い、半導体素子1の電極と基板15上に設けられた配線10との間が、金線2を用いてワイヤボンディングされている。その後に、封止樹脂21を用いてトランスファー成型あるいはポッティング成型を施し半導体装置を完成させている。
このエリアアレイ型半導体装置の実装基板等の外部への電気接続手法としては、基板15に設けたスルーホールビア17と半田ボール18を介して実装されている。図11(a)は図1における基板15を示し、4は半導体素子1上の電極と金線2を用いてワイヤボンディングするエリアであるボンディング用フィンガである。
このワイヤボンディングタイプの半導体装置は、組立コストが安価である半面、金線2の長さが基板15の表面の配線10に加わるため、伝送線路総配線長が長くなり、電気特性的には優れた構造であるとはいえない。
図10は図9とは別のエリアアレイ型半導体装置を示す。
このフリップチップボンディングタイプの半導体装置は、半導体素子1を基板15の表面に、半導体素子1の表面側を下側に向けて搭載してダイボンディングを行い、半導体素子1上の電極と、基板15上に設けられたボンディング用ランドとを、金属導体であるバンプ16を用いて直接にフリップチップボンディングし、その後にトランスファー成型あるいはポッティング成型を施して半導体装置を完成させている。実装基板等の外部への電気接続手法としては図9と同じである。
このフリップチップボンディングタイプの半導体装置は、半導体素子1を基板15の表面に、半導体素子1の表面側を下側に向けて搭載してダイボンディングを行い、半導体素子1上の電極と、基板15上に設けられたボンディング用ランドとを、金属導体であるバンプ16を用いて直接にフリップチップボンディングし、その後にトランスファー成型あるいはポッティング成型を施して半導体装置を完成させている。実装基板等の外部への電気接続手法としては図9と同じである。
図11(b)は図10における基板15を示し、4aは半導体素子1上の電極とバンプ16を介してフリップチップボンディングを行うランドを示している。
この図10の半導体装置は、半導体素子1と基板15との接続距離が短く、かつ均一な長さとなるため、スキューをはじめとする電気特性的には優れた構造であるが、バンプ16の接合信頼性を高めるためアンダーフィル19を充填したり、バンプ16をそれぞれに形成する必要があり、組立コストが高くなる。
この図10の半導体装置は、半導体素子1と基板15との接続距離が短く、かつ均一な長さとなるため、スキューをはじめとする電気特性的には優れた構造であるが、バンプ16の接合信頼性を高めるためアンダーフィル19を充填したり、バンプ16をそれぞれに形成する必要があり、組立コストが高くなる。
図12は半導体装置内のスキューを低減させる従来の手法を示した図であり、配線22と配線23は、ともに半導体素子間や、外部装置とのデータのやり取りで高速で大量のデータを同時に伝播させる場合に使用される配線、あるいは半導体素子間でのデータを同期させるのに使用されるクロック用配線、また、差動信号が伝播されるペア配線として使われており、何れの場合においても、この2本の配線間のスキューを低減させるために、入力から出力までの配線長を等長としている。
特開平11−67970号公報
第1の課題として、近年、高密度配線化が進んできている半導体用基板において配線を等長配線にすることは、配線を引き廻すエリアから考えても決して容易ではない。
半導体素子の大きさは同一機能であれば、その製造技術の進歩に伴い小型化していくものの、多機能化あるいは異なる複数種類の半導体素子を1チップ化する傾向が強く、その結果として半導体素子の大きさは大きくなってきているため、配線を引き廻すエリアがますます狭くなってきている。
半導体素子の大きさは同一機能であれば、その製造技術の進歩に伴い小型化していくものの、多機能化あるいは異なる複数種類の半導体素子を1チップ化する傾向が強く、その結果として半導体素子の大きさは大きくなってきているため、配線を引き廻すエリアがますます狭くなってきている。
第2の課題としては、仮に半導体用基板において配線を等長配線にすることができたとしても、配線間隔が狭い配線となっているために、数百MHz以上の高速信号を伝播させようとした場合、配線間のクロストークノイズや反射ノイズ等によって所望の伝送特性を得る事ができず、その結果として伝播時間を揃えるために等長配線を施したにもかかわらず、実際に半導体素子を半導体装置に実装した際にスキューが発生してしまい半導体素子が動作しないという問題を抱えている。
本発明は、配線引き廻しエリアの縮小化によって等長配線が施されない場合であっても伝播時間を自由にチューニングする事ができ、スキューを大幅に低減できる配線の電気特性チューニング方法を提供することを目的とする。
また、基板の配線パターンを再製作せずに伝播時間を自由にチューニングしてスキューを大幅に低減できる配線の電気特性チューニング方法を提供することを目的とする。
本発明の請求項1に記載の半導体装置用基板は、半導体素子の電極が半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディング接続され、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置に使用される前記半導体装置用基板であって、前記配線の少なくとも一部の配線の途中にワイヤボンディングできるワイヤボンディング可能エリアを設けたことを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の半導体装置用基板は、請求項1において、前記配線の途中にワイヤボンディングできるワイヤボンディング可能エリアを複数設けたことを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の半導体装置用基板は、請求項1または請求項2において、前記配線が設けられていない空きスペースに、前記配線と電気的に接続されていない調整用パターンを設けたことを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の半導体装置用基板は、半導体素子の電極と半導体装置用基板上に設けられたボンディング用ランドとをバンプを用いて直接にフリップチップボンディングし、半導体装置用基板の上の配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置に使用される前記半導体装置用基板であって、前記配線の少なくとも一部の配線の途中にワイヤボンディングできるワイヤボンディング可能エリアを設けたことを特徴とする。
本発明の請求項5に記載の半導体装置用基板は、請求項4において、前記配線の途中にワイヤボンディングできるワイヤボンディング可能エリアを複数設けたことを特徴とする。
本発明の請求項6に記載の半導体装置用基板は、請求項4または請求項5において、前記配線が設けられていない空きスペースに、前記配線と電気的に接続されていない調整用パターンを設けたことを特徴とする。
本発明の請求項7に記載のエリアアレイ型半導体装置は、請求項2に記載の半導体装置用基板に半導体素子をワイヤボンディング接続した半導体装置であって、半導体装置用基板の配線の途中に複数設けたワイヤボンディング可能エリアの間を、ワイヤボンディングで接続したことを特徴とする。
本発明の請求項8に記載のエリアアレイ型半導体装置は、請求項3に記載の半導体装置用基板に半導体素子をワイヤボンディング接続したエリアアレイ型半導体装置であって、半導体装置用基板の配線の途中に設けたワイヤボンディング可能エリアと前記配線が設けられていない空きスペースに設けられた調整用パターンとの間をワイヤボンディングで接続したことを特徴とする。
本発明の請求項9に記載のエリアアレイ型半導体装置は、請求項3に記載の半導体装置用基板に半導体素子をワイヤボンディング接続した半導体装置であって、半導体装置用基板の配線の途中に設けたワイヤボンディング可能エリアと前記配線の別の位置とを、前記配線が設けられていない空きスペースに設けられた調整用パターンを経由したワイヤボンディングで並列接続したことを特徴とする。
本発明の請求項10に記載のエリアアレイ型半導体装置は、請求項4に記載の半導体装置用基板に半導体素子をフリップチップボンディングしたエリアアレイ型半導体装置であって、半導体装置用基板の配線の途中に設けたワイヤボンディング可能エリアと前記配線が設けられていない空きスペースに設けられた調整用パターンとの間をワイヤボンディングで接続したことを特徴とする。
本発明の請求項11に記載のエリアアレイ型半導体装置は、請求項4に記載の半導体装置用基板に半導体素子をフリップチップボンディングしたエリアアレイ型半導体装置であって、導体装置用基板の配線の途中に設けたワイヤボンディング可能エリアと前記配線の別の位置とを、前記配線が設けられていない空きスペースに設けられた調整用パターンを経由したワイヤボンディングで並列接続したことを特徴とする。
本発明の請求項12に記載のチューニング方法は、半導体素子を半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングし、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置において、信号の伝播時間をチューニングするに際し、基準とする伝播時間より短い時間で信号を伝播させる配線に対して、前記配線の途中に設けられたワイヤボンディング可能エリアから、前記半導体装置用基板の上の空きスペースに設けられた調整用パターンにワイヤボンディングを行い配線のキャパシタンスを増加させることによって伝播時間を遅延させることを特徴とする。
本発明の請求項13に記載のチューニング方法は、半導体素子を半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングし、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置において、信号の伝播時間をチューニングするに際し、基準とする伝播時間より長い時間で信号を伝播させる配線に対して、前記配線の途中に設けられたワイヤボンディング可能エリアと前記配線の別の位置とを、前記半導体装置用基板の上の空きスペースに設けられた調整用パターンを経由したワイヤボンディングで並列接続し配線のインダクタンスを減少させることによって伝播時間を短くさせることを特徴とする。
本発明の請求項14に記載のチューニング方法は、半導体素子を半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングし、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置において、信号の伝播時間をチューニングするに際し、基準とする伝播時間より長い時間で信号を伝播させる配線に対して、前記配線の途中に設けられた複数のワイヤボンディング可能エリアの間を、ワイヤボンディングで並列接続し配線のインダクタンスを減少させることによって伝播時間を短くさせることを特徴とする。
本発明の請求項15に記載の半導体装置用基板は、半導体素子の電極が半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディング接続またはフリップチップボンディング接続され、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置に使用される前記半導体装置用基板であって、前記配線の少なくとも一部の配線の途中に配線パターンが形成された配線フィルムと接続可能なTAB接続可能エリアを設けたことを特徴とする。
本発明の請求項16に記載の半導体装置用基板は、請求項15において、前記配線の途中にTAB接続可能エリアを複数設けたことを特徴とする。
本発明の請求項17に記載のエリアアレイ型半導体装置は、請求項15に記載の半導体装置用基板に半導体素子をワイヤボンディング接続またはフリップチップボンディング接続した半導体装置であって、配線パターンが形成された配線フィルムを前記半導体装置用基板の上に重ねて、配線フィルムの配線パターンを半導体装置用基板のTAB接続可能エリアに接続したことを特徴とする。
本発明の請求項17に記載のエリアアレイ型半導体装置は、請求項15に記載の半導体装置用基板に半導体素子をワイヤボンディング接続またはフリップチップボンディング接続した半導体装置であって、配線パターンが形成された配線フィルムを前記半導体装置用基板の上に重ねて、配線フィルムの配線パターンを半導体装置用基板のTAB接続可能エリアに接続したことを特徴とする。
本発明の請求項18に記載のエリアアレイ型半導体装置は、請求項16に記載の半導体装置用基板に半導体素子をワイヤボンディング接続またはフリップチップボンディング接続した半導体装置であって、配線パターンが形成された配線フィルムを前記半導体装置用基板の上に重ねて、前記半導体装置用基板の配線の途中に複数設けた複数設けたTAB接続可能エリアの間に、配線フィルムの配線パターンを並列接続したことを特徴とする。
本発明の請求項19に記載のチューニング方法は、半導体素子を半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングし、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置において、信号の伝播時間をチューニングするに際し、半導体装置用基板の上に配線パターンが形成された配線フィルムを重ね、前記半導体装置用基板の基準とする伝播時間より短い時間で信号を伝播する配線に対して、その配線に形成されたTAB接続可能エリアに、前記配線フィルムの配線パターンを接続して、配線のキャパシタンスを増加させることによって伝播時間を遅延することを特徴とする。
本発明の請求項20に記載のチューニング方法は、半導体素子を半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングし、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置において、信号の伝播時間をチューニングするに際し、半導体装置用基板の上に配線パターンが形成された配線フィルムを重ね、前記半導体装置用基板の基準とする伝播時間より長い時間で信号を伝播する配線に対して、前記配線の途中に設けられたワイヤボンディング可能エリアと前記配線の別の位置との間を、前記配線フィルムの配線パターンを並列接続し配線のインダクタンスを減少させることによって伝播時間を短くすることを特徴とする。
本発明は、配線の少なくとも一部の配線の途中にワイヤボンディングできるワイヤボンディング可能エリアを設けた半導体装置用基板、または配線が設けられていない空きスペースに、前記配線と電気的に接続されていない調整用パターンを設けた半導体装置用基板を使用して、基準とする伝播時間より短い時間で信号を伝播させる配線に対して、前記配線の途中に設けられたワイヤボンディング可能エリアから、前記半導体装置用基板の上の空きスペースに設けられた調整用パターンにワイヤボンディングを行い配線のキャパシタンスを増加させることによって伝播時間を遅延させたり、基準とする伝播時間より長い時間で信号を伝播させる配線に対して、前記配線の途中に設けられたワイヤボンディング可能エリアと前記配線の別の位置とを、前記半導体装置用基板の上の空きスペースに設けられた調整用パターンを経由したワイヤボンディングで並列接続し配線のインダクタンスを減少させることによって伝播時間を短くさせたり、基準とする伝播時間より長い時間で信号を伝播させる配線に対して、前記配線の途中に設けられた複数のワイヤボンディング可能エリアの間を、ワイヤボンディングで並列接続し配線のインダクタンスを減少させることによって伝播時間を短くさせることができ、配線引き廻しエリアの縮小化によって等長配線が施されない場合であっても伝播時間を自由にチューニングする事ができ半導体装置用基板の配線パターンを再製作せずに伝播時間を自由にチューニングしてスキューを大幅に低減できる。
以下、本発明の各実施の形態を図1〜図8に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1はワイヤボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置を示し、従来例を示した図9と図11(a)と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
(実施の形態1)
図1はワイヤボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置を示し、従来例を示した図9と図11(a)と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
図1と図11(a)を比べて判るように、(実施の形態1)を示す図1の場合には、半導体素子1の電極用パッド3と金線2でワイヤボンディングされるボンディング用フィンガ4と、スルーホールランド7との間を結ぶ前記基板15の各配線101,102,103,104,105の途中にワイヤボンディングできるワイヤボンディング可能エリア(以下の説明では、ボンディング用サブフィンガと称す)5,6が設けられている。
さらに、基板15の前記各配線101〜105が設けられていない空きエリア11には、調整用パターン9a,9bが設けられている。
図1に示すように、基板15上に施された配線101〜105の中で基準とすべく伝播時間で信号を伝播させる配線を配線104とした場合、それより配線長が短い配線101と配線105は基準伝播時間より早く信号が伝播するため、ボンディング用サブフィンガ6と近傍に設けられた調整用パターン9とを調整用金線8でワイヤボンディングを行い配線10,14のキャパシタンスを増加させ、その結果として伝播時間を遅らせ基準伝播時間との伝播時間差すなわちスキューを低減させることになる。
図1に示すように、基板15上に施された配線101〜105の中で基準とすべく伝播時間で信号を伝播させる配線を配線104とした場合、それより配線長が短い配線101と配線105は基準伝播時間より早く信号が伝播するため、ボンディング用サブフィンガ6と近傍に設けられた調整用パターン9とを調整用金線8でワイヤボンディングを行い配線10,14のキャパシタンスを増加させ、その結果として伝播時間を遅らせ基準伝播時間との伝播時間差すなわちスキューを低減させることになる。
なお、調整用パターン9aから違う調整用パターン9bへのワイヤボンディングについては増加させたいキャパシタンス量によって実施するしないを判断する。
また、基板15上に施された配線101〜105の中で基準とすべく伝播時間で信号を伝播させる配線を配線104とした場合、それより配線長が長い配線102と配線103は基準伝播時間より遅く信号が伝播するため、配線102では、ボンディング用サブフィンガ5からボンディング用サブフィンガ6へ調整用金線8をワイヤボンディングし、配線103ではボンディング用サブフィンガ5から調整用パターン9を介して再度ボンディング用サブフィンガ6へ調整用金線8をワイヤボンディングさせ、配線自体と調整用金線8とが並列回路となり、等価的にみた配線のインダクタンスを小さくさせることで伝播時間を短くさせ基準伝播時間との伝播時間差すなわちスキューを低減させることができる。
また、基板15上に施された配線101〜105の中で基準とすべく伝播時間で信号を伝播させる配線を配線104とした場合、それより配線長が長い配線102と配線103は基準伝播時間より遅く信号が伝播するため、配線102では、ボンディング用サブフィンガ5からボンディング用サブフィンガ6へ調整用金線8をワイヤボンディングし、配線103ではボンディング用サブフィンガ5から調整用パターン9を介して再度ボンディング用サブフィンガ6へ調整用金線8をワイヤボンディングさせ、配線自体と調整用金線8とが並列回路となり、等価的にみた配線のインダクタンスを小さくさせることで伝播時間を短くさせ基準伝播時間との伝播時間差すなわちスキューを低減させることができる。
尚、一般的に伝播時間TdをインダクタンスLとキャパシタンスCの値から求める近似計算式としては、
Td =√( L ・ C )
で求める事ができる。
Td =√( L ・ C )
で求める事ができる。
(実施の形態2)
図2は、本発明の(実施の形態2)はフリップチップボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置を示し、従来例を示した図9と図11(a)と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
図2は、本発明の(実施の形態2)はフリップチップボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置を示し、従来例を示した図9と図11(a)と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
図1に示した(実施の形態1)と異なる点は、半導体素子1と配線5とを電気的に接続させる方法が、図1は金線2を介してワイヤボンディング接続しているのに対して、この(実施の形態2)ではバンプ16を介してフリップチップボンディングを行っている点である。
さらに、基板15上に施された配線101〜105の中で基準とすべく伝播時間で信号を伝播させる配線を配線104とした場合、それより配線長が短い配線101と配線105は基準伝播時間より早く信号が伝播するため、ボンディング用サブフィンガ6と近傍に設けられた調整用パターン9とを調整用金線8でワイヤボンディングを行い配線101,105のキャパシタンスを増加させ、その結果として伝播時間を遅らせ基準伝播時間との伝播時間差すなわちスキューを低減させることになる。
なお、調整用パターン9から違う調整用パターン9へのワイヤボンディングについては増加させたいキャパシタンス量によって実施するしないを判断する。
また、基板15上に施された配線の中で基準とすべく伝播時間で信号を伝播させる配線を配線104とした場合、それより配線長が長い配線102と配線103は基準伝播時間より遅く信号が伝播するため、配線102では、ボンディング用サブフィンガ5からボンディング用サブフィンガ6へ調整用金線8をワイヤボンディングし、配線103ではボンディング用サブフィンガ5から調整用パターン9を介して再度ボンディング用サブフィンガ6へ調整用金線8をワイヤボンディングさせ、配線自体と調整用金線8とが並列回路となり、等価的にみた配線のインダクタンスを小さくさせることで伝播時間を短くさせ基準伝播時間との伝播時間差、すなわちスキューを低減させることができる。フリップチップボンディングタイプの場合、ワイヤボンディングタイプと異なり、ワイヤボンディング用金線2の長さを変化させて伝播時間をチューニングさせる事ができないため、本発明によるチューニング方法は極めて有効な手段である。
また、基板15上に施された配線の中で基準とすべく伝播時間で信号を伝播させる配線を配線104とした場合、それより配線長が長い配線102と配線103は基準伝播時間より遅く信号が伝播するため、配線102では、ボンディング用サブフィンガ5からボンディング用サブフィンガ6へ調整用金線8をワイヤボンディングし、配線103ではボンディング用サブフィンガ5から調整用パターン9を介して再度ボンディング用サブフィンガ6へ調整用金線8をワイヤボンディングさせ、配線自体と調整用金線8とが並列回路となり、等価的にみた配線のインダクタンスを小さくさせることで伝播時間を短くさせ基準伝播時間との伝播時間差、すなわちスキューを低減させることができる。フリップチップボンディングタイプの場合、ワイヤボンディングタイプと異なり、ワイヤボンディング用金線2の長さを変化させて伝播時間をチューニングさせる事ができないため、本発明によるチューニング方法は極めて有効な手段である。
(実施の形態3)
図3は本発明の(実施の形態3)を示し、図1に示した(実施の形態1)と同一または相当部分には同一符号を付けて説明する。
図3は本発明の(実施の形態3)を示し、図1に示した(実施の形態1)と同一または相当部分には同一符号を付けて説明する。
このワイヤボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置においては、基板15は(実施の形態1)と同じであるが、調整用金線8を用いずにスキューのチューニングを施した半導体装置である点である。
具体的には、半導体素子1の電極と基板15の配線101〜105とを金線2でワイヤボンディングする際に、遅延時間のチューニングを目的として、配線101〜105において端部のボンディング用フィンガ4ではなくてボンディング用サブフィンガ5,6に金線2の一端を打ち分けており、調整用金線8を用いずにスキューのチューニングを行っているため、スキューの調整範囲は狭いものの安価に調整するには極めて有効である。
(実施の形態4)
図4は本発明の(実施の形態4)を示す。
このワイヤボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置においては、基板15にはボンディング用サブフィンガ5,6は設けられているが、(実施の形態1)のように調整用パターン9は設けられていない。
図4は本発明の(実施の形態4)を示す。
このワイヤボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置においては、基板15にはボンディング用サブフィンガ5,6は設けられているが、(実施の形態1)のように調整用パターン9は設けられていない。
伝播時間の基準とすべく配線より配線長が長い配線のみに、すなわち伝播時間が基準伝播時間より遅くなる配線のみにボンディング用サブフィンガ5からボンディング用サブフィンガ6へ、あるいはボンディング用サブフィンガ5からスルーホールランド7へ調整用金線8を用いてワイヤボンディングを施し、伝播時間を早めている。本実施例に関しては調整用パターン9を基板15に設ける配線引き廻しスペースが全く無いケース、あるいは、等長配線を行う配線引き廻しスペースも全く無い場合に極めて有効である。
(実施の形態5)
図5と図6は本発明の(実施の形態5)を示す。
図1に示した(実施の形態1)では基板15に設けた調整用パターン9を調整用金線8を用いて伝送速度の遅い配線のボンディング用サブフィンガ6に接続したが、この(実施の形態5)では調整用金線8に代わって、配線パターン31,32,33,34が形成された配線フィルム30を使用して実現している点が異なっている。
図5と図6は本発明の(実施の形態5)を示す。
図1に示した(実施の形態1)では基板15に設けた調整用パターン9を調整用金線8を用いて伝送速度の遅い配線のボンディング用サブフィンガ6に接続したが、この(実施の形態5)では調整用金線8に代わって、配線パターン31,32,33,34が形成された配線フィルム30を使用して実現している点が異なっている。
図5は配線パターンが形成された配線フィルム30を基板15に重ねて取り付ける前の状態を示しており、図6は基板15に絶縁性の配線フィルム30を重ねて取り付けた後の状態を示している。
基板15には、半導体素子1の電極用パッド3と金線2でワイヤボンディングされるボンディング用フィンガ4と、スルーホールランド7との間を結ぶ前記基板15の各配線101,102,103,104,105の途中に、配線フィルム30の配線パターン31〜34に接続可能なTAB接続可能エリアとしてのボンディング用サブフィンガ5,6が設けられている。前記基板15の各配線101〜105と配線フィルム30の配線パターン31〜34の接続は下記のようになっている。
図5に示すように、基板15上に施された配線101〜105の中で基準とすべく伝播時間で信号を伝播させる配線を配線105とした場合には、それより配線長が短い配線101では基準伝播時間より早く信号が伝播するため、配線101の途中に設けられたボンディング用サブフィンガ5に、基板特性調整用部品である配線フィルム30の配線パターン31の突出部の一方を図6に示すようにTAB接続することによって寄生容量を増加させ、その結果として伝播時間を遅らせ基準伝播時間との伝播時間差、すなわちスキューを低減させることになる。なお、この場合の配線フィルム30としては、増加させたい寄生容量分に相当する配線パターンを絶縁性フィルム上に形成したものを用いている。
また、基準とすべく伝播時間で信号を伝播させる配線105に対して、それより配線長が長い配線102,103,104では、基準伝播時間より遅く信号が伝播するため、例えば、配線102の場合には、この配線102の途中に設けたボンディング用サブフィンガ5とボンディング用サブフィンガ6の間を、配線フィルム30の配線パターン32の突出部を介して図6に示すようにTAB接続して並列接続することによって、等価的にみた配線の寄生インダクタンスを小さくさせることで伝播時間を短くさせ基準伝播時間との伝播時間差、すなわちスキューを低減させることができる。
配線103の場合には、この配線103の途中に設けたボンディング用サブフィンガ5とボンディング用サブフィンガ6の間を、配線フィルム30の配線パターン33の突出部を介して同様にTAB接続して並列接続し、配線104の場合には、この配線104の途中に設けたボンディング用サブフィンガ5とボンディング用サブフィンガ6の間を、配線フィルム30の配線パターン34の突出部を介して同様にTAB接続して並列接続している。
(実施の形態6)
図7は本発明の(実施の形態6)を示す。
図6に示した(実施の形態5)はワイヤボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置の場合であったが、図7に示すようにフリップチップボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置の場合も同様に、基準伝播時間との伝播時間差、すなわちスキューを低減させることができる。フリップチップボンディングタイプの場合、ワイヤボンディングタイプと異なり、ワイヤボンディング用金線2の長さを変化させて伝播時間をチューニングさせる事ができないため、本発明による調整方法は極めて有効な手段である。
図7は本発明の(実施の形態6)を示す。
図6に示した(実施の形態5)はワイヤボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置の場合であったが、図7に示すようにフリップチップボンディングタイプのエリアアレイ型半導体装置の場合も同様に、基準伝播時間との伝播時間差、すなわちスキューを低減させることができる。フリップチップボンディングタイプの場合、ワイヤボンディングタイプと異なり、ワイヤボンディング用金線2の長さを変化させて伝播時間をチューニングさせる事ができないため、本発明による調整方法は極めて有効な手段である。
なお、図8(a)(b)は(実施の形態5)(実施の形態6)における配線フィルム30の詳細を示し、図8(b)は図8(a)のX−X線に沿う断面図である。
配線フィルム30は、絶縁性フィルム35の上に形成された金属配線としての配線パターン31〜34が設けられており、絶縁性フィルム35の背面には絶縁性接着剤36が設けられている。
配線フィルム30は、絶縁性フィルム35の上に形成された金属配線としての配線パターン31〜34が設けられており、絶縁性フィルム35の背面には絶縁性接着剤36が設けられている。
配線パターン31は、基板15の伝播時間を遅らせるために配線の寄生容量値を増加させる場合に用いるフィルム上金属配線であり、絶縁性フィルム35上と絶縁性フィルム35から一端だけが突出している。配線パターン32〜34は基板15の伝播時間を短くするために配線の寄生インダクタンス値を減少させる場合に用いるフィルム上金属配線であり、絶縁性フィルム35上と絶縁性フィルム35の外側に両端が突出している。
配線フィルム30に設けられた絶縁性接着剤36は、配線フィルム30を基板15にTAB接続する際の仮留め、あるいは接続強度を向上させるために役立っている。
本発明は半導体素子がワイヤボンディング接続またはフリップチップボンディング接続によって実装される半導体基板の配線長などをその都度に変更しなくても配線間のスキューを低減させることができるので、高速・多ピン化しても良好な電気特性のエリアアレイ型半導体装置の提供に寄与できる。
1 半導体素子
2 ワイヤボンディング用金線
3 半導体素子上の電極用パッド
4 ボンディング用フィンガ
4a バンプボンディング用パッド
5 ボンディング用サブフィンガ
6 ボンディング用サブフィンガ
7 スルーホールランド
8 調整用金線
9a,9b 調整用パターン
101,102,103,104,105 配線
15 半導体装置用基板
16 バンプ
17 スルーホールビア
18 半田ボール
30 配線フィルム
31〜34 配線フィルムの配線パターン
2 ワイヤボンディング用金線
3 半導体素子上の電極用パッド
4 ボンディング用フィンガ
4a バンプボンディング用パッド
5 ボンディング用サブフィンガ
6 ボンディング用サブフィンガ
7 スルーホールランド
8 調整用金線
9a,9b 調整用パターン
101,102,103,104,105 配線
15 半導体装置用基板
16 バンプ
17 スルーホールビア
18 半田ボール
30 配線フィルム
31〜34 配線フィルムの配線パターン
Claims (20)
- 半導体素子の電極が半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディング接続され、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置に使用される前記半導体装置用基板であって、
前記配線の少なくとも一部の配線の途中にワイヤボンディングできるワイヤボンディング可能エリアを設けた
半導体装置用基板。 - 前記配線の途中にワイヤボンディングできるワイヤボンディング可能エリアを複数設けた請求項1記載の半導体装置用基板。
- 前記配線が設けられていない空きスペースに、前記配線と電気的に接続されていない調整用パターンを設けた
請求項1または請求項2に記載の半導体装置用基板。 - 半導体素子の電極と半導体装置用基板上に設けられたボンディング用ランドとをバンプを用いて直接にフリップチップボンディングし、半導体装置用基板の上の配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置に使用される前記半導体装置用基板であって、
前記配線の少なくとも一部の配線の途中にワイヤボンディングできるワイヤボンディング可能エリアを設けた
半導体装置用基板。 - 前記配線の途中にワイヤボンディングできるワイヤボンディング可能エリアを複数設けた請求項4記載の半導体装置用基板。
- 前記配線が設けられていない空きスペースに、前記配線と電気的に接続されていない調整用パターンを設けた
請求項4または請求項5に記載の半導体装置用基板。 - 請求項2に記載の半導体装置用基板に半導体素子をワイヤボンディング接続した半導体装置であって、
半導体装置用基板の配線の途中に複数設けたワイヤボンディング可能エリアの間をワイヤボンディングで接続した
エリアアレイ型半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置用基板に半導体素子をワイヤボンディング接続したエリアアレイ型半導体装置であって、
半導体装置用基板の配線の途中に設けたワイヤボンディング可能エリアと前記配線が設けられていない空きスペースに設けられた調整用パターンとの間をワイヤボンディングで接続した
エリアアレイ型半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置用基板に半導体素子をワイヤボンディング接続した半導体装置であって、
半導体装置用基板の配線の途中に設けたワイヤボンディング可能エリアと前記配線の別の位置とを、前記配線が設けられていない空きスペースに設けられた調整用パターンを経由したワイヤボンディングで並列接続した
エリアアレイ型半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置用基板に半導体素子をフリップチップボンディングしたエリアアレイ型半導体装置であって、
半導体装置用基板の配線の途中に設けたワイヤボンディング可能エリアと前記配線が設けられていない空きスペースに設けられた調整用パターンとの間をワイヤボンディングで接続した
エリアアレイ型半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置用基板に半導体素子をフリップチップボンディングしたエリアアレイ型半導体装置であって、
半導体装置用基板の配線の途中に設けたワイヤボンディング可能エリアと前記配線の別の位置とを、前記配線が設けられていない空きスペースに設けられた調整用パターンを経由したワイヤボンディングで並列接続した
エリアアレイ型半導体装置。 - 半導体素子を半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングし、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置において、信号の伝播時間をチューニングするに際し、
基準とする伝播時間より短い時間で信号を伝播する配線に対して、前記配線の途中に設けられたワイヤボンディング可能エリアから、前記半導体装置用基板の上の空きスペースに設けられた調整用パターンにワイヤボンディングを行い配線のキャパシタンスを増加させることによって伝播時間を遅延する
配線の電気特性チューニング方法。 - 半導体素子を半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングし、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置において、信号の伝播時間をチューニングするに際し、
基準とする伝播時間より長い時間で信号を伝播する配線に対して、前記配線の途中に設けられたワイヤボンディング可能エリアと前記配線の別の位置とを、前記半導体装置用基板の上の空きスペースに設けられた調整用パターンを経由したワイヤボンディングで並列接続し配線のインダクタンスを減少させることによって伝播時間を短くする
配線の電気特性チューニング方法。 - 半導体素子を半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングし、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置において、信号の伝播時間をチューニングするに際し、
基準とする伝播時間より長い時間で信号を伝播する配線に対して、前記配線の途中に設けられた複数のワイヤボンディング可能エリアの間を、ワイヤボンディングで並列接続し配線のインダクタンスを減少させることによって伝播時間を短くする
配線の電気特性チューニング方法。 - 半導体素子の電極が半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディング接続またはフリップチップボンディング接続され、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置に使用される前記半導体装置用基板であって、
前記配線の少なくとも一部の配線の途中に配線パターンが形成された配線フィルムと接続可能なTAB接続可能エリアを設けた
半導体装置用基板。 - 前記配線の途中にTAB接続可能エリアを複数設けた
請求項15記載の半導体装置用基板。 - 請求項15に記載の半導体装置用基板に半導体素子をワイヤボンディング接続またはフリップチップボンディング接続した半導体装置であって、
配線パターンが形成された配線フィルムを前記半導体装置用基板の上に重ねて、配線フィルムの配線パターンを半導体装置用基板のTAB接続可能エリアに接続した
エリアアレイ型半導体装置。 - 請求項16に記載の半導体装置用基板に半導体素子をワイヤボンディング接続またはフリップチップボンディング接続した半導体装置であって、
配線パターンが形成された配線フィルムを前記半導体装置用基板の上に重ねて、前記半導体装置用基板の配線の途中に複数設けた複数設けたTAB接続可能エリアの間に、配線フィルムの配線パターンを並列接続した
エリアアレイ型半導体装置。 - 半導体素子を半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングし、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置において、信号の伝播時間をチューニングするに際し、
半導体装置用基板の上に配線パターンが形成された配線フィルムを重ね、前記半導体装置用基板の基準とする伝播時間より短い時間で信号を伝播する配線に対して、その配線に形成されたTAB接続可能エリアに、前記配線フィルムの配線パターンを接続して、配線のキャパシタンスを増加させることによって伝播時間を遅延する
配線の電気特性チューニング方法。 - 半導体素子を半導体装置用基板の上の配線にワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングし、前記配線を介して外部回路と前記半導体素子とを電気接続して構成されるエリアアレイ型半導体装置において、信号の伝播時間をチューニングするに際し、
半導体装置用基板の上に配線パターンが形成された配線フィルムを重ね、前記半導体装置用基板の基準とする伝播時間より長い時間で信号を伝播する配線に対して、前記配線の途中に設けられたワイヤボンディング可能エリアと前記配線の別の位置との間を、前記配線フィルムの配線パターンを並列接続し配線のインダクタンスを減少させることによって伝播時間を短くする
配線の電気特性チューニング方法。
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WO2010073832A1 (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-01 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 半導体パッケージ |
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JP2016213248A (ja) * | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 株式会社デンソー | 半導体装置、半導体装置の設計方法 |
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-
2004
- 2004-05-11 JP JP2004140515A patent/JP2005322814A/ja not_active Withdrawn
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