JP2007129046A - Mounting structure of capacitor array - Google Patents
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Description
本発明は、ボールグリッドアレイ半導体装置が実装された基板の反対側の面にコンデンサアレイを実装した構造に関し、更に詳しくは、コンデンサの実装が困難な状態まで狭ピッチ化したグリッド端子に対応可能なコンデンサの実装構造に関するものである。 The present invention relates to a structure in which a capacitor array is mounted on the opposite surface of a substrate on which a ball grid array semiconductor device is mounted. More specifically, the present invention can deal with a grid terminal having a narrow pitch until it is difficult to mount a capacitor. The present invention relates to a capacitor mounting structure.
半導体装置は、高性能化、高機能化に伴って多ピン化している。また、電子機器の小型軽量化によって半導体装置の高密度実装の要求が強くなってきている。半導体装置の多ピン化に伴って端子が増え、しかも高密度実装に対する要求から端子の狭ピッチ化が急激に進んでいる。そこで、このような要求に応える半導体装置として、例えばボールグリッドアレイ(以下、「BGA」と称す。)型の半導体装置が実用化されている。 Semiconductor devices have become multi-pinned along with higher performance and higher functionality. In addition, the demand for high-density mounting of semiconductor devices has become stronger as electronic devices become smaller and lighter. As the number of pins of a semiconductor device increases, the number of terminals increases, and the pitch of the terminals is rapidly reduced due to the demand for high-density mounting. Therefore, as a semiconductor device that meets such requirements, for example, a ball grid array (hereinafter referred to as “BGA”) type semiconductor device has been put into practical use.
BGA半導体装置が実装された基板には、BGA半導体装置の機能を補償するデカップリングコンデンサが表面実装されている。デカップリングコンデンサを基板に実装する場合には、従来はBGA半導体装置が実装された基板の反対側の面に形成されたグリッド端子に対して、その配列方向に沿ってチップ型コンデンサを配置し、実装している。 A decoupling capacitor that compensates for the function of the BGA semiconductor device is surface-mounted on the substrate on which the BGA semiconductor device is mounted. When mounting a decoupling capacitor on a substrate, a chip capacitor is disposed along the arrangement direction with respect to a grid terminal conventionally formed on the opposite surface of the substrate on which the BGA semiconductor device is mounted, Implemented.
また、例えば特許文献1では積層コンデンサ及び半導体装置並びに電子回路基板が提案され、この電子回路基板ではデカップリングコンデンサとして3端子コンデンサが用いられている。3端子コンデンサを用いることによって、充分な容量と低い自己インダクタンス、高いLC共振周波数を実現している。この場合においても3端子コンデンサをグリッド端子の配列方向に沿って配置し、実装している。 For example, Patent Document 1 proposes a multilayer capacitor, a semiconductor device, and an electronic circuit board. In this electronic circuit board, a three-terminal capacitor is used as a decoupling capacitor. By using a three-terminal capacitor, sufficient capacity, low self-inductance, and high LC resonance frequency are realized. Also in this case, the three-terminal capacitors are arranged and mounted along the arrangement direction of the grid terminals.
しかしながら、従来はチップ型コンデンサをグリッド端子の配列方向に沿って表面実装しているため、BGA半導体装置の多ピン化が進むと、実装基板のグリッド端子に形成されたランド部間の距離が短くなり、チップ型コンデンサの実装作業が益々難しくなって実装不良を招き、あるいは実装できなくなる虞がある。また、特許文献1の電子回路基板の技術では、デカップリングコンデンサとして3端子コンデンサを使うため、そのグランド電極とこれに対応する実装基板のグリッド端子が離れてしまい、その間の配線が長くなってインダクタンス成分が増加し、挿入損失特性が劣化する。また、3端子コンデンサを複数実装する場合には、BGA半導体装置の電源端子及び接地端子を直列にして実装せざるを得なかった。 However, since the conventional chip-type capacitors are surface-mounted along the grid terminal arrangement direction, the distance between the land portions formed on the grid terminals of the mounting board becomes shorter as the number of pins of the BGA semiconductor device increases. As a result, the mounting work of the chip type capacitor becomes more and more difficult, which may lead to mounting failure or mounting failure. Further, in the technique of the electronic circuit board disclosed in Patent Document 1, since a three-terminal capacitor is used as a decoupling capacitor, the ground electrode and the grid terminal of the mounting board corresponding to the ground electrode are separated from each other, and the wiring between them becomes longer, resulting in an inductance. The component increases and the insertion loss characteristic deteriorates. Further, when a plurality of three-terminal capacitors are mounted, the power supply terminal and the ground terminal of the BGA semiconductor device have to be mounted in series.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、BGA半導体装置の実装基板のグリッド端子間の距離が短くなってもコンデンサを確実に実装することができると共にコンデンサの高い高周波挿入損失特性を維持することができ、更に、BGA半導体装置の電源端子及びグランド端子にコンデンサを効率的に実装することができるコンデンサアレイの実装構造を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and can mount a capacitor reliably even when the distance between grid terminals of a mounting board of a BGA semiconductor device is shortened, and has a high frequency insertion loss characteristic of the capacitor. Further, it is an object of the present invention to provide a capacitor array mounting structure capable of efficiently mounting capacitors on power supply terminals and ground terminals of a BGA semiconductor device.
本発明の請求項1に記載のコンデンサアレイの実装構造は、ボールグリッドアレイ型半導体装置が実装された基板のグリッド端子に対してコンデンサアレイを半田付けにて実装するコンデンサアレイの実装構造であって、上記コンデンサアレイを上記グリッド端子の配列方向に対して斜めに配置したことを特徴とするものである。 A capacitor array mounting structure according to claim 1 of the present invention is a capacitor array mounting structure in which a capacitor array is mounted by soldering on a grid terminal of a substrate on which a ball grid array type semiconductor device is mounted. The capacitor array is disposed obliquely with respect to the arrangement direction of the grid terminals.
また、本発明の請求項2に記載のコンデンサアレイの実装構造は、請求項1に記載の発明において、上記コンデンサアレイは、低ESLチップ型コンデンサアレイであることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a capacitor array mounting structure according to the first aspect, wherein the capacitor array is a low ESL chip type capacitor array.
本発明の請求項1及び請求項2に記載の発明によれば、BGA半導体装置の実装基板のグリッド端子間の距離が短くなってもコンデンサを確実に実装することができると共にコンデンサの高い高周波挿入損失特性を維持することができ、更に、BGA半導体装置の電源端子及びグランド端子にコンデンサを効率的に実装することができるコンデンサアレイの実装構造を提供することができる。 According to the first and second aspects of the present invention, the capacitor can be reliably mounted even when the distance between the grid terminals of the mounting substrate of the BGA semiconductor device is shortened, and the capacitor has a high frequency insertion. It is possible to provide a capacitor array mounting structure that can maintain loss characteristics and that can efficiently mount capacitors on the power supply terminal and the ground terminal of the BGA semiconductor device.
以下、図1〜図7に示す実施形態に基づいて本発明について説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS.
第1の実施形態
本実施形態のコンデンサアレイの実装構造10は、例えば図1、図2に示すように、実装基板11の一方の主面に形成されたグリッド端子11Aの配列方向に対して平面形状が長方形のチップ型コンデンサアレイ(以下、単に「コンデンサアレイ」と称す。)12が斜めに配置された実装構造になっている。そして、同図に示すように、グリッド端子11Aの横配列方向をaとし、コンデンサアレイ12の長軸方向をbとすると、グリッド配列方向aとコンデンサアレイ12の長軸方向bの成す角度θは45°になる。
First Embodiment A capacitor
また、実装基板11の他方の主面(同図では上面)には、図2に示すように下面のグリッド端子11Aに対応するグリッド端子11Bが形成されている。これらのグリッド端子11A、11Bは、実装基板11の上面に実装されたBGA半導体装置20のグリッド端子(図示せず)の配列パターンに即したパターンで形成されている。実装基板11の上下両面のグリッド端子11A、11Bは、同図に示すように、スルーホールまたはビアホール(以下、「スルーホール」で代表する。)内に充填された導体部11Cを介して電気的に接続されている。また、実装基板11の両面には所定のパターンで配線導体(図示せず)が形成され、これらの配線導体のランド部11D、11Eが導体部11Cの上下両端にそれぞれ接続されている。グリッド端子11A、11Bは、いずれも導体部11C上に形成された半田ボールによって形成されている。スルーホールの内周面にはめっき等の手段により導体膜(図示せず)が形成されている。
Further, on the other main surface (the upper surface in the figure) of the
本実施形態に用いられるコンデンサアレイ12は、図1、図3に示すように、複数のセラミック層12Aが積層されたセラミック素体部と、セラミック素体部内で短軸方向に互いに平行して延び且つ上下のセラミック層12A、12A間に複数段に渡って形成された第1内部電極12B、12Bと、セラミック素体部内で長軸方向に延び且つ第1内部電極12B、12Bとの間にセラミック層12Aを挟んで上下複数段に渡って形成された第2内部電極12Cと、第1内部電極12B、12Bの両端面にそれぞれ接続され且つセラミック素体部の長軸方向の側面及び上下両面の端部を被覆する2対の第1外部端子電極12D、12Eと、第2内部電極12Cの両端面にそれぞれ接続され且つセラミック素体部の端軸方向の側面及び上下両面の端部を被覆する一対の第2外部端子電極12F、12Gと、を備え、等価直列インダクタンスを含む残留インダクタンスの低いコンデンサアレイ(以下、「低ESLコンデンサアレイ」と称す)として構成されている。また、図1に示すように、第1外部端子電極12D、12Eは斜め方向で対峙する電源側のグリッド端子11A、11Aにそれぞれ接続され、第2外部端子電極12F、12Gは斜め方向に並ぶグランド側のグリッド端子11A、11Aにそれぞれ接続されている。第2外部端子電極12F、12Gが接続されたグリッド端子11A、11Aの間には未使用のグリッド端子11A(図1では破線で示してある)が介在している。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
本実施形態の実装構造では低ESLコンデンサアレイ12は、図1、図4に示すようにグリッド端子11Aに対して斜めに配置されているが、従来の実装構造では図5に示すように低ESLコンデンサアレイ12’がグリッド端子11Aの配列方向に一致させて配置されている。このように、本実施形態の実装構造における第1外部端子電極12D、12Eが接続されるランド部11C、11C間の距離d(図4参照)と、従来の実装構造における第1外部端子電極12’D、12’Eが接続されるランド部11’C、11’C間の距離d1(図5参照)とを比較すると、本実施形態における距離dは従来の電極間距離d1よりも長く、従来の電極間距離d1の1.4倍の長さになっている。
In the mounting structure of this embodiment, the low
ここで、ランド部11C、11C間の距離dを第1外部端子電極12D、12Eの電極間距離とし、ランド部11’C、11’C間の距離d1を第1外部端子電極12’D、12’Eの電極間距離とすると、BGA半導体装置20の多ピン化が進んでグリッド端子が狭ピッチ化すると、従来の実装構造では電極間距離d1が短くなって低ESLコンデンサアレイ12’の実装が困難になっても、本実施形態の実装構造では電極間距離dが電極間距離d1の1.4倍に拡大しているため、低ESLコンデンサアレイ12の実装に距離的に余裕ができ、実装作業の難度が下がって低ESLコンデンサアレイ12を確実に実装することができ、実装不良を防止することができる。また、本実施形態の実装構造では電極間距離dが従来の電極間距離d1と比較して長いため、同一側面で隣り合う第1外部端子電極12D、12E間の短絡を予防することができる。更に云えば、本実施形態の実装構造では低ESLコンデンサアレイ12を斜めに配置することで、電極間距離dに余裕ができるため、グリッド端子11Aのピッチ(d1)に合わせて低ESLコンデンサアレイ12を小型化しなくて良い。
Here, the distance d between the land portions 11C and 11C is the distance between the first
また、本実施形態では、低ESLコンデンサアレイ12を斜めに実装することにより、第2外部端子電極12F、12Gが接続されたグランドライン全体の残留インダクタンスを下げて、低ESLコンデンサアレイ12の高い高周波挿入損失を維持することができる。しかも、図4、図5に示すように、従来の実装構造では低ESLコンデンサアレイ12の真下に未使用のグリッド端子11C、11Cが2個あるが、本実施形態の実装構造では低ESLコンデンサアレイ12の真下に未使用のグリッド端子11Cが1個しかないことから、本実施形態では未使用のグリッド端子11Cを減少させることができる。
In the present embodiment, the low
以上説明したように本実施形態によれば、BGA半導体装置20が実装された実装基板11のグリッド端子11Aの配列方向に対して低ESLコンデンサアレイ12を斜めに配置してグリッド端子11Cを介して実装基板11に実装してあるため、BGA半導体装置20の多ピン化が進んでも、低ESLコンデンサアレイ12の実装作業の難度を下げて低ESLコンデンサアレイ12を確実に実装することができ、実装不良を防止することができる。また、低ESLコンデンサアレイ12の隣接する第1外部端子電極12D、12Eの電極間距離も長くなり、第1外部端子電極12D、12E間の短絡を防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the low
更に、低ESLコンデンサアレイ12の第2外部端子電極12G、12Hをグランド側のグリッド端子11Cに接続するため、グランドライン全体の残留インダクタンスを下げて、低ESLコンデンサアレイ12の高い高周波挿入損失特性を維持したまま、未使用のグリッド端子11Cを減少させることができる。また、BGA半導体装置20の電源及びグランドに2対の第1外部端子電極12E、12F及び第2外部端子電極12G、12Hを介して低ESLコンデンサアレイ12を効率的に実装することができる。
Further, since the second
第2の実施形態
本実施形態のコンデンサアレイの実装構造は、低ESLタイプでないコンデンサアレイを用いている以外は、第1の実施形態に準じて構成されているため、第1の実施形態と同一部分または相当部分には同一符号を付して本実施形態について説明する。
Second Embodiment The capacitor array mounting structure of the present embodiment is configured in accordance with the first embodiment except that a capacitor array that is not a low ESL type is used, and is the same as that of the first embodiment. The present embodiment will be described with the same reference numerals assigned to portions or corresponding portions.
本実施形態のコンデンサアレイの実装構造10Aは、例えば図6に示すように、実装基板11の下面に形成されたグリッド端子11Aに対して平面形状が長方形のコンデンサアレイ12が斜めに配置された実装構造になっている。そして、同図に示すように、グリッド端子11Aの配列方向と、コンデンサアレイ12の配列方向の成す角度θは45°になっている。
The capacitor
コンデンサアレイ12は、図6、図7に示すように、複数のセラミック層12Aが積層されたセラミック素体部と、セラミック素体部内で短軸方向に互いに平行して延び且つ上下のセラミック層12A、12A間に複数段に渡って形成された内部電極12B、12Bと、内部電極12B、12Bの両端面にそれぞれ接続され且つセラミック素体部の長軸方向の側面及び上下両面の端部を被覆する2対の第1外部端子電極12D、12Eと、を備えて構成されている。外部端子電極12D、12Eは斜め方向で対峙する電源側のグリッド端子11A及びグランド側のグリッド端子11Aにそれぞれ接続されている。そして、コンデンサアレイ12の中央の真上には図6に示すように未使用のグリッド端子11Aが介在している。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
本実施形態によれば、コンデンサアレイ12が低ESLでないこと以外は、第1の実施形態と同様の作用効果を期することができる。
According to the present embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be expected except that the
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではなく、要は、BGA半導体装置が実装された実装基板の反対側の面に形成されたグリッド端子の配列方向に対してコンデンサアレイを斜めに配置して構成された実装構造であれば、本発明に包含される。 The present invention is not limited to the above-described embodiments. In short, the capacitor array is arranged with respect to the arrangement direction of the grid terminals formed on the opposite surface of the mounting substrate on which the BGA semiconductor device is mounted. Any mounting structure that is arranged obliquely is included in the present invention.
本発明は、電子機器等に用いられるコンデンサアレイの実装構造に好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used for a mounting structure of a capacitor array used in an electronic device or the like.
10、10A コンデンサアレイの実装構造
11 実装基板
11A グリッド端子
12 コンデンサアレイ(チップ型コンデンサアレイ)
10, 10A Capacitor
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