JP2006203261A - Semiconductor apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特にBGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Scale Package)等、外部電極端子に半田ボールを使用した多ピンの面実装パッケージにおける電極配置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to electrode arrangement in a multi-pin surface mount package using solder balls as external electrode terminals, such as BGA (Ball Grid Array) and CSP (Chip Scale Package).
メモリICやASIC等の分野では、高速化、多ピン化及び小型化の要求から、従来のQFP等のような外部電極端子にピンを使用したパッケージでは対応できなくなっていた。このため、外部電極端子に半田ボールを使用したBGA、CSP等のような薄く小形で外部電極端子数の多いパッケージが開発され、このようなパッケージでは、多端子化及び小型化を行うために、外部電極端子をなす半田ボールのピッチは1mm以下となるように形成されていた。 In the fields of memory ICs, ASICs, and the like, due to demands for high speed, multiple pins, and miniaturization, conventional packages using pins for external electrode terminals such as QFP cannot be used. For this reason, a thin and small package with a large number of external electrode terminals such as BGA, CSP, etc. using solder balls as external electrode terminals has been developed. In such a package, in order to increase the number of terminals and reduce the size, The pitch of the solder balls forming the external electrode terminal was formed to be 1 mm or less.
図7は、従来の半導体装置における実装面の例を示した平面図である。図7において、半導体装置100は、パッケージ101における実装面102上にそれぞれの外部電極端子をなす各半田ボールがそれぞれ形成されている。実装面102上に形成された各半田ボールは、電源電極端子をなす半田ボール103a、アース電極端子をなす半田ボール103b、並びに電源電極端子及びアース電極端子以外の外部電極端子である信号電極端子をなす半田ボール103cからなる。
FIG. 7 is a plan view showing an example of a mounting surface in a conventional semiconductor device. In FIG. 7, in the
なお、従来において、本発明と目的が異なるが、電源リードと接地リードとの間に2本の信号リードを配置することによって、電源電位及び接地電位の変動を抑えてトランジスタの誤動作を防止した、外部電極端子にリードを使用する半導体装置があった(例えば、特許文献1参照。)。
ここで、半田ボール間のピッチが1mm以下になると、実装の際に半田ショートや、固定異物又は可動異物による電極端子間のショートが発生しやすくなる。しかし、BGAやCSP等の面実装パッケージにおいては、このようなショートを、QFP等のピンを使用したパッケージのように目視やプロービングで発見することは不可能である。このため、BGAやCSP等の面実装パッケージにおける電極端子間のショート等の接続不良を検出する方法として、バウンダリスキャンがあった。 Here, when the pitch between the solder balls is 1 mm or less, a solder short or a short between the electrode terminals due to a fixed foreign matter or a movable foreign matter tends to occur during mounting. However, in a surface mount package such as BGA or CSP, such a short circuit cannot be found by visual observation or probing like a package using pins such as QFP. For this reason, there is a boundary scan as a method for detecting a connection failure such as a short circuit between electrode terminals in a surface mount package such as BGA or CSP.
上記バウンダリスキャンは、電源電極端子及びアース電極端子以外の外部電極端子である信号電極端子が絡んだショート、すなわち、信号電極端子間、信号電極端子と電源電極端子との間、及び信号電極端子とアース電極端子との間で生じたショートを電気的に検出することができる。しかし、図7で示したように、半田ボール103a及び103bを隣接させて形成した場合、半田ボールのピッチが1mm以下になると、電源電極端子とアース電極端子との間で半田くず等の異物によってショートする可能性が大きくなる。これに対して、電源電極端子とアース電極端子との間で生じたショートは、バウンダリスキャンでは検出することができないという問題があった。
The boundary scan is a short circuit involving signal electrode terminals that are external electrode terminals other than the power electrode terminal and the ground electrode terminal, that is, between the signal electrode terminals, between the signal electrode terminal and the power electrode terminal, and the signal electrode terminal. A short circuit occurring between the ground electrode terminal and the ground electrode terminal can be detected electrically. However, as shown in FIG. 7, when the
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、BGAやCSP等の面実装パッケージで形成され、電源電極端子及びアース電極端子の間でのショートを防止することができる半導体装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and is formed of a surface mount package such as BGA or CSP, and can prevent a short circuit between a power electrode terminal and a ground electrode terminal. An object is to obtain a semiconductor device.
この発明に係る半導体装置は、アース電極端子をなす複数のアース用半田ボールと、電源電極端子をなす複数の電源用半田ボールと、信号電極端子をなす複数の信号用半田ボールとをパッケージの実装面上に有する半導体装置であって、
すべての前記アース用半田ボールは、それぞれ、最も近接する信号用半田ボールまでのピッチが1mm以下であり、かつ、最も近接する電源用半田ボールまでのピッチが、前記最も近接する信号用半田ボールまでのピッチの2倍以上になるように配置されるものである。
A semiconductor device according to the present invention includes a plurality of ground solder balls forming ground electrode terminals, a plurality of power solder balls forming power electrode terminals, and a plurality of signal solder balls forming signal electrode terminals. A semiconductor device having on a surface,
All the grounding solder balls each have a pitch of 1 mm or less to the nearest signal solder ball, and the pitch to the nearest power supply solder ball reaches the nearest signal solder ball. It is arranged so as to be twice or more of the pitch of.
また、この発明に係る半導体装置は、アース電極端子をなす複数のアース用半田ボールと、電源電極端子をなす複数の電源用半田ボールと、信号電極端子をなす複数の信号用半田ボールとをパッケージの実装面上に有する半導体装置であって、
すべての前記アース用半田ボールは、それぞれ、最も近接する信号用半田ボールまでの距離が1mm以下であり、かつ、最も近接する前記電源用半田ボールとの間に前記最も近接する信号用半田ボールの少なくとも1つが配置されるものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a plurality of grounding solder balls forming ground electrode terminals, a plurality of power solder balls forming power electrode terminals, and a plurality of signal solder balls forming signal electrode terminals. A semiconductor device on the mounting surface,
Each of the grounding solder balls has a distance of 1 mm or less to the nearest signal solder ball, and the nearest signal solder ball is between the nearest power supply solder ball. At least one is arranged.
また、この発明に係る半導体装置は、請求項2において、すべての前記アース用半田ボールは、それぞれ、前記最も近接する電源用半田ボールまでのピッチが、前記最も近接する信号用半田ボールまでのピッチの2倍以上になるように配置されるものである。
The semiconductor device according to the present invention is the semiconductor device according to
また、この発明に係る半導体装置は、請求項1、2又は3において、配線パターンを有する実装基板を有し、前記複数のアース用半田ボール、前記複数の電源用半田ボール及び前記複数の信号用半田ボールは、前記実装基板上の配線パターンに、加熱されて熱溶融することによって接続されたものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a mounting substrate having a wiring pattern; and the plurality of grounding solder balls, the plurality of power supply solder balls, and the plurality of signals. The solder ball is connected to the wiring pattern on the mounting substrate by being heated and melted.
この発明に係る半導体装置は、極性の異なる電源電極端子を隣接させないように、各外部電極端子を配置したことから、実装基板に実装した後、バウンダリスキャンで検出することができなかった電源電極端子とアース電極端子とのショートを発生し難くすることができ、バウンダリスキャンによる各電極端子間で生じたショート検出率を大幅に向上させ、半導体装置の実装時の信頼性を大幅に向上させることができる。 In the semiconductor device according to the present invention, since the external electrode terminals are arranged so that the power electrode terminals having different polarities are not adjacent to each other, the power electrode terminals that could not be detected by the boundary scan after being mounted on the mounting board And the ground electrode terminal can be made difficult to occur, the detection rate of the short circuit between each electrode terminal by the boundary scan can be greatly improved, and the reliability when mounting the semiconductor device can be greatly improved. it can.
また、上記面実装パッケージにおける外部電極端子の半田ボールピッチは、1mm以下である。このことから、外部電極端子間のショートを引き起こす半田くず等の異物は、大きさが1mm以下であり、半田くず等の異物によって外部電極端子間がショートしたとしても、電源電極端子とアース電極端子との間でショートが発生せず、電源電極端子と信号電極端子との間、又はアース電極端子と信号電極端子との間で生じるショートである。このため、これらの電極端子間のショートは、バウンダリスキャンで検出することができ、半導体装置の実装時の信頼性を大幅に向上させることができる。 The solder ball pitch of the external electrode terminals in the surface mount package is 1 mm or less. For this reason, foreign matter such as solder scraps causing a short circuit between external electrode terminals is 1 mm or less in size, and even if the external electrode terminals are short-circuited by foreign substances such as solder scraps, the power electrode terminal and the ground electrode terminal Between the power electrode terminal and the signal electrode terminal, or between the ground electrode terminal and the signal electrode terminal. For this reason, a short circuit between these electrode terminals can be detected by boundary scan, and the reliability at the time of mounting a semiconductor device can be greatly improved.
また、極性の異なる電源電極端子間に、電源電極端子とは異なる少なくとも1つの信号電極端子を設けるように、上記各外部電極端子を配置した。このことから、電源電極端子とアース電極端子との間でショートが発生し難く、半田くず等の異物によって生じる外部電極端子間のショートは、ほとんどすべて電源電極端子と信号電極端子との間、又はアース電極端子と信号電極端子との間で生じるショートである。このため、これらの電極端子間のショートは、バウンダリスキャンで検出することができ、半導体装置の実装時の信頼性を大幅に向上させることができる。 The external electrode terminals are arranged so that at least one signal electrode terminal different from the power electrode terminal is provided between the power electrode terminals having different polarities. From this, it is difficult for a short circuit to occur between the power electrode terminal and the ground electrode terminal, and almost all short circuits between external electrode terminals caused by foreign matters such as solder scraps are between the power electrode terminal and the signal electrode terminal, or This is a short circuit that occurs between the ground electrode terminal and the signal electrode terminal. For this reason, a short circuit between these electrode terminals can be detected by boundary scan, and the reliability at the time of mounting a semiconductor device can be greatly improved.
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における半導体装置の例を示した斜視図であり、図2は、図1で示した半導体装置の側面図である。図1及び図2において、半導体装置1は、パッケージ2における実装面上にそれぞれの外部電極端子をなす各半田ボール3がそれぞれ形成されており、BGA又はCSP等で形成されている。該各半田ボール3は、1mm以下のピッチでそれぞれ形成されており、例えば1.5cm角の実装面を有するパッケージ2において、該実装面上には150個以上の半田ボール3が形成されている。なお、本実施の形態1においては、分かりやすいように半田ボール3の数を少なく示している。
Next, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a semiconductor device according to
図3は、図1及び図2で示した半導体装置1を実装基板上に実装した状態を示す側面図である。図3において、実装基板5上に形成された配線パターン(図示せず)における所定の位置に配置された各半田ボール3は、加熱されて熱溶融することによって実装基板5上にそれぞれ接続される。
図4は、半導体装置1における実装面の例を示した平面図である。図4において、パッケージ2の実装面6上に形成された各半田ボール3は、電源電極端子をなす半田ボール3a、アース電極端子をなす半田ボール3b、並びに電源電極端子及びアース電極端子以外の外部電極端子である信号電極端子をなす半田ボール3cで構成されている。
FIG. 3 is a side view showing a state where the
FIG. 4 is a plan view showing an example of a mounting surface in the
半田ボール3aと3bとの間には、少なくとも1つの半田ボール3cが設けられており、半田ボール3aと3bが隣接しないように半田ボール3a〜3cがそれぞれ配置されて形成されている。このようにすることによって、外部電極端子間のショートを引き起こす半田くず等の異物は、大きさが1mm以下であることから、半田くず等の異物によって外部電極端子間がショートしたとしても、ほとんどすべて電源電極端子と信号電極端子との間、又はアース電極端子と信号電極端子との間で生じるショートであり、電源電極端子とアース電極端子との間でショートが発生し難い。このため、これらの電極端子間のショートは、バウンダリスキャンで検出することができる。
At least one
なお、外部電極端子間のショートを引き起こす半田くず等の異物は、通常大きさが1mm以下であることから、半田ボール3aと3bとの間の間隔を電極端子間のショートが発生し難くなるぐらいまで広げるようにしてもよい。図5及び図6は、このようにした場合の半導体装置1の実装面の例を示した平面図である。図5では、半田ボール3aと半田ボール3bとの間は、一定の半田ボールピッチに対して少なくとも1つ以上半田ボール3を設けないようにしており、このようにすることによって、電源電極端子とアース電極端子との間でショートが発生し難くすることができる。また図6では、半田ボール3aと半田ボール3bとの間のみ半田ボールピッチを大きくしており、このようにすることによって、電源電極端子とアース電極端子との間でショートが発生し難くすることができる。
Incidentally, foreign matters such as solder scraps that cause a short circuit between the external electrode terminals are usually 1 mm or less in size, so that it is difficult for the short circuit between the electrode terminals to occur between the
このように、本発明の実施の形態1における半導体装置は、パッケージ2の実装面6上に形成する半田ボール3において、電源電極端子をなす半田ボール3aとアース電極端子をなす半田ボール3bとの間に、少なくとも1つの信号電極端子をなす半田ボール3cを配置して設けるようにした、このことから、実装基板に実装した後、バウンダリスキャンで検出することができなかった電源電極端子とアース電極端子とのショートを発生し難くすることができ、バウンダリスキャンによる各電極端子間で生じたショート検出率を大幅に向上させ、半導体装置の実装時の信頼性を大幅に向上させることができる。
As described above, in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the
1 半導体装置、 2 パッケージ、 3 半田ボール、 3a 電源電極端子をなす半田ボール、 3b アース電極端子をなす半田ボール、 3c 信号電極端子をなす半田ボール、 6 実装面
DESCRIPTION OF
Claims (4)
すべての前記アース用半田ボールは、それぞれ、最も近接する信号用半田ボールまでのピッチが1mm以下であり、かつ、最も近接する電源用半田ボールまでのピッチが、前記最も近接する信号用半田ボールまでのピッチの2倍以上になるように配置されることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device having a plurality of ground solder balls forming ground electrode terminals, a plurality of power solder balls forming power electrode terminals, and a plurality of signal solder balls forming signal electrode terminals on a package mounting surface. And
All the grounding solder balls each have a pitch of 1 mm or less to the nearest signal solder ball, and the pitch to the nearest power supply solder ball reaches the nearest signal solder ball. A semiconductor device, wherein the semiconductor device is disposed so as to be twice or more the pitch of the above.
すべての前記アース用半田ボールは、それぞれ、最も近接する信号用半田ボールまでの距離が1mm以下であり、かつ、最も近接する前記電源用半田ボールとの間に前記最も近接する信号用半田ボールの少なくとも1つが配置されることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device having a plurality of ground solder balls forming ground electrode terminals, a plurality of power solder balls forming power electrode terminals, and a plurality of signal solder balls forming signal electrode terminals on a package mounting surface. And
Each of the grounding solder balls has a distance to the nearest signal solder ball of 1 mm or less, and the nearest signal solder ball is between the nearest power supply solder ball. At least one semiconductor device is arranged.
A mounting board having a wiring pattern, wherein the plurality of grounding solder balls, the plurality of power supply solder balls, and the plurality of signal soldering balls are heated and thermally melted by the wiring pattern on the mounting board; The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor devices are connected by each other.
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