JP2008047771A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロストリップライン構造またはストリップライン構造を持つ半導体装置の配線構造に関するものである。 The present invention relates to a wiring structure of a semiconductor device having a microstrip line structure or a strip line structure.
伝送信号の高周波化に伴い、マイクロストリップライン構造またはストリップライン構造を持つ半導体装置において、各層をビアで接続した多層配線構造がしばしば採用されている(たとえば特許文献1、非特許文献1参照)。
しかしながら、ビアを用いた多層配線構造では、複数のビアが不連続点として続き、信号の反射や劣化が生じ得る箇所が多く存在していた。 However, in a multilayer wiring structure using vias, a plurality of vias continue as discontinuous points, and there are many places where signal reflection and degradation can occur.
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、マイクロストリップライン構造またはストリップライン構造を持つ半導体装置において、できる限りビアを少なくして、信号の反射や劣化が発生する箇所を最小限に抑えた配線構造、およびそれを備えた半導体装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a semiconductor device having a microstripline structure or a stripline structure, the number of vias is reduced as much as possible to minimize signal reflection and deterioration. It is an object of the present invention to provide a wiring structure suppressed to a low level and a semiconductor device including the wiring structure.
上記の課題を解決するため、本発明の配線構造は、電源層、第一のグランド層、および信号層を備えたマイクロストリップライン構造、またはさらに第二のグランド層を備えたストリップライン構造を持つ半導体装置の配線構造であって、第一のグランド層は、電源層と信号層の間に設けられており、電源層、第一のグランド層、および信号層は、半導体チップ用開口部に納められた半導体チップにワイヤボンディングされており、且つ、信号層のワイヤが最も短くなるように、半導体チップ用開口部側の内周端部が階段構造になっているとともに信号層の内周端部が半導体チップに最も近く位置していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the wiring structure of the present invention has a microstrip line structure including a power supply layer, a first ground layer, and a signal layer, or a strip line structure further including a second ground layer. A wiring structure of a semiconductor device, wherein a first ground layer is provided between a power supply layer and a signal layer, and the power supply layer, the first ground layer, and the signal layer are accommodated in an opening for a semiconductor chip. The inner peripheral end of the semiconductor chip opening side is a staircase structure and the inner peripheral end of the signal layer so that the wire of the signal layer is shortest and is wire-bonded to the semiconductor chip. Is located closest to the semiconductor chip.
この配線構造は、信号層のワイヤが1mm以内であること、電源層およびグランド層のいずれか一方または両方のワイヤがリボンワイヤであること、電源層およびグランド層のいずれか一方または両方の線幅が太くなっていることをさらに特徴とする。 In this wiring structure, the signal layer wire is within 1 mm, one or both of the power supply layer and the ground layer are ribbon wires, and the line width of one or both of the power supply layer and the ground layer It is further characterized by being thick.
また、電源層が最上層に配置されていることをさらに特徴とする。 Further, the power supply layer is further arranged as the uppermost layer.
また、ボールグリッドアレイを備えていること、ストリップライン構造においてはんだボール下に第二のグランド層を設けていないことをさらに特徴とする。 Further, it is further characterized in that a ball grid array is provided and a second ground layer is not provided under the solder balls in the stripline structure.
本発明の半導体装置は、これらの配線構造を有することを特徴とする。 The semiconductor device of the present invention has these wiring structures.
また、この半導体装置は、半導体チップの裏側に放熱体が設けられていることをさらに特徴とする。 The semiconductor device is further characterized in that a heat radiator is provided on the back side of the semiconductor chip.
さらに、各層のはんだボールの高さに合わせた階段構造を持つ接続治具を介してマザーボードに接続されること、各層のはんだボールの高さに合わせた階段構造を持つマザーボードに接続されること、各層のはんだボールの大きさが、マザーボードとの接続高さを各層間で同じにするように調整されていることをも特徴とする。 Furthermore, it is connected to the motherboard via a connection jig having a staircase structure that matches the height of the solder balls of each layer, connected to a motherboard that has a staircase structure that matches the height of the solder balls of each layer, It is also characterized in that the size of the solder balls in each layer is adjusted so that the connection height with the motherboard is the same between the layers.
以上のとおりの特徴を有する本発明によれば、できる限りビアを少なくして、信号の反射や劣化が発生する箇所を最小限に抑えた配線構造、およびそれを備えた半導体装置を実現することができる。 According to the present invention having the features as described above, it is possible to realize a wiring structure in which the number of vias is reduced as much as possible to minimize signal reflection and deterioration, and a semiconductor device including the wiring structure. Can do.
[第一実施形態]
図1〜図3は、各々、本発明の一実施形態を示す断面図、一部拡大断面図、および平面図である。
[First embodiment]
1 to 3 are a sectional view, a partially enlarged sectional view, and a plan view, respectively, showing an embodiment of the present invention.
本実施形態では、電源層1、第一のグランド層2、信号層3、および第二のグランド層4を備えたストリップライン構造となっており、このストリップライン構造において、第一のグランド層2は、電源層1と信号層3の間に設けられており、また、電源層1、第一のグランド層2、および信号層3は、半導体チップ用開口部10に納められた半導体チップ100にワイヤボンディングされており、且つ、信号層3のワイヤ73が最も短くなるように、半導体チップ用開口部10側の内周端部が階段構造になっているとともに信号層3の内周端部が半導体チップ100に最も近く位置している。
The present embodiment has a stripline structure including a
さらに説明すると、まず、電源層1、第一のグランド層2、および信号層3は、中央領域が開口した絶縁基板11,21,31の表面に電源線12、グランド線22、信号線32が設けられたものであり(図2参照)、それぞれ信号層3から順に放熱板300上に積層されている。放熱板300と信号層3との間は接着剤301で固定されている。
More specifically, first, the
絶縁基板11,21,31は、互いに異なる大きさの平面領域を持ち、放熱板300から見て、信号層3から順に小さくなっており、その逆に中央に形成された四角形の開口部13,23,33(図2参照)は信号層3から順に大きく開口している。
The
これにより、各層が積層されて開口部13,23,33が重なった状態になると、信号層3から電源層1にかけて開口領域が広がっていく一つの半導体チップ用開口部10が形成され、この半導体チップ用開口部10に面する各層の内周端部は、信号層3の内周端部が最も内側に突出した階段構造(段差構造とも呼べる)となる。
As a result, when the layers are stacked and the
この階段構造を持つ半導体チップ用開口部10には、ICチップ等の半導体チップ100が納められ、放熱板300上にAgペースト等の接着剤200を介して固定されている。
A
そして、各層と半導体チップ100は、ワイヤ71,72,73によってワイヤボンディングされている。
Each layer and the
ワイヤ71,72,73はそれぞれ、半導体チップ100に設けられたワイヤパッド101(図3参照)と、半導体チップ用開口部10内の階段構造において露出している電源線12、グランド線22、信号線32(図2参照)とを結線しており、このとき、半導体チップ100に最も近く位置している信号線32を結線するワイヤ73が最も短くなる。このワイヤ73は、好ましくは1mm以内とする。
The
以上のとおりの多層配線構造によれば、電源層1、第一のグランド層2、および信号層3を結ぶビアを必要としないビアレス構造となっているため、従来のようなビアに起因した信号反射および信号劣化が発生せず、高周波信号伝送に適したローコストな半導体装置が実現される。
According to the multilayer wiring structure as described above, a via-less structure that does not require a via connecting the
なお、本実施形態は、マイクロストリップライン構造よりもさらに高周波に適している、第二のグランド層4を信号層3の絶縁基板31に埋め込むようにして最下層に設けて、信号の漏れをより効果的に抑えることが可能なストリップライン構造を採用している。このストリップライン構造においては、信号層3を貫通して第一,第二グランド層2,4を結ぶスルーホール形状のビア5を設けているが、第一,第二グランド層2,4を結ぶだけのビア5に起因する信号反射や信号劣化は少なく、さらなる高周波の対応を考慮すると、ストリップライン構造の方が好ましいともいえる。
In this embodiment, the
また、各層の積層構造については、第一のグランド層2を電源層1と信号層3で挟む順番としている。
The stacked structure of each layer is the order in which the
これにより、電源層1による信号層3へのノイズを低減することができる。
Thereby, the noise to the
また電源層1を最上層(後述のフェースダウン実装時には最下層といえる)に配置することで、電源層1の層厚を自由に設計変更できるので、層厚を厚くしてより多くの電流を流し、電力供給量の増加を容易に図ることもできる。
In addition, by arranging the
ワイヤボンディング構造については、たとえば、電源層1および第一のグランド層2のワイヤ71,72のいずれか一方または両方にはリボンワイヤを使用することが好ましく、さらには電源線12およびグランド線22は線幅を太くすることが好ましい。
As for the wire bonding structure, for example, it is preferable to use a ribbon wire for one or both of the
これにより、半導体チップ100と電源層1および第一のグランド層2の間のグランド効果を高め、また電源を効率よく接続することができる。また、電源層1、第一のグランド層2、および信号層3それぞれの間のノイズを少なくすることができる。なお、リボンワイヤについては、リボンワイヤと同等の性能が得られるワイヤであっても良く、リボンワイヤよりも細いワイヤも含まれるものとする。
Thereby, the ground effect between the
また、ワイヤボンディング構造であるため、半導体チップ100の裏側(回路面とは反対側)へ、放熱体を容易に接続させることが可能となる。放熱体としては、放熱板300はもちろんのこと、さらに放熱フィン400をも設けることができる(図1参照)。
Moreover, since it is a wire bonding structure, it becomes possible to easily connect the heat radiating body to the back side of the semiconductor chip 100 (the side opposite to the circuit surface). As a radiator, not only the
これにより、高周波伝送で懸念される放熱性を、容易に且つ効果的に向上させることができる。 Thereby, the heat dissipation which is anxious about high frequency transmission can be improved easily and effectively.
本実施形態では、さらに、ボールグリッドアレイ(BGA:Ball Grid Array)を備えており、電源層1用のはんだボール81、第一のグランド層2用のはんだボール82、信号層3用のはんだボール83が、それぞれ対応する電源層1、第一のグランド層2、信号層3上に設けられている。
In the present embodiment, a ball grid array (BGA) is further provided, a
より具体的には、各層は、上述したように異なる大きさの絶縁基板11,21,31を有しており、その半導体チップ用開口部10側の内周端部が階段構造になっている一方で、外周端部も信号層3が最も外側に突出した階段構造となっている。そしてこの階段構造にて露出している絶縁基板11,21,31上の電源線12、グランド線22、信号線32に、はんだボール81,82,83が取り付けられている。
More specifically, each layer has the
このBGA構造については、さらに、ストリップライン構造において、はんだボール81,82,83下に第二のグランド層4を設けないようにしている。
In the BGA structure, the
はんだボール81,82,83下に第二のグランド層4が設けられていると、はんだボール81,82,83が接触しているランド(図示なし)と第二のグランド層4との間でキャパシタンスとなっていまい、信号に遅れが生じるので、上記構造によって、高速信号を伝送する上でより好ましいインダクティブな構造を実現できる。
When the
以上のとおりの半導体装置は、半導体パッケージ(PKG)として扱うことができ、図4および図5に例示したようにフェースダウン方式でマザーボード500上に搭載できる。
The semiconductor device as described above can be handled as a semiconductor package (PKG), and can be mounted on the
図4の実施形態では、PKGのBGAとマザーボード500とを結線するため、PKGを構成する各層の階段構造に対応した、より具体的には各層の階段構造上に搭載されたBGAの高さに合わせた階段構造を持つ接続治具501を、マザーボード500上に設置している。接続治具501からマザーボード500に延びる配線は、グランドで囲まれた配線にし、同軸線と同じ状態にし、PKGからまたはPKGへの信号の劣化を抑えることが好ましい。また、マザーボード500の配線部への半導体チップ部品の配置も可能となる。
In the embodiment of FIG. 4, in order to connect the PKG BGA and the
図5の実施形態では、マザーボード500そのものを、PKGの階段構造に対応した階段構造に加工して、PKGをマザーボード500に埋め込むようにしている。信号線はエンベデットストリップライン、はんだボール部はマイクロストリップラインとなり、良好な伝送特性が実現されており、PKGからまたはPKGへの信号の劣化が抑制されている。また、マザーボード500の配線部への半導体チップ部品の配置も可能となり、さらにはPKGを搭載してもより薄型にできるメリットがある。
In the embodiment of FIG. 5, the
また、これら図4および図5の実施形態は、各層に同径のはんだボール81,82,83を使用している場合に階段状の接続治具501を採用した実装、およびマザーボード500を階段状加工した実装についてのものであるが、たとえば、接続治具501の採用が困難であったり、マザーボード500の階段状加工ができないもしくは困難である場合には、図6に示したように、各層の階段の大きさに合わせて大きさの異なるはんだボール81,82,83を設置することで、ボール高さを均一として、マザーボード500の加工等がなくても結線することのできる実施形態も可能である。
4 and FIG. 5, when the
この図6の実施形態では、信号層3が実装時のマザーボード500から最も離れているので、最大径のはんだボール83を設置し、以後第一のグランド層2、電源層1と順に小さく調整した径のはんだボール82,81を採用して、最終的にはんだボール81,82,83のマザーボード500側の高さ位置を同じにする。これにより、マザーボード500との接続高さが均一になるので、図4および図5における接続治具501の使用やマザーボード500の階段状加工が不要となる。
In the embodiment of FIG. 6, since the
以下に、本実施形態に係る半導体装置の製造プロセスの一例について、図7を参照して説明する。なお、この製造プロセスでは第二のグランド層4は省略している。
Hereinafter, an example of a manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the manufacturing process, the
まず、図7(A)に示すように、開口部13,23,33を中央に持つ絶縁基板11,21,31上に電源線12、グランド線22、信号線32を設けてなる電源層1、第一のグランド層2、信号層3を、接着剤(図示なし)を介して貼り合わせる。
First, as shown in FIG. 7A, a
次に、図7(B)に示すように、貼合せ後の電源層1、第一のグランド層2、信号層3に、接着剤301を介して放熱板300を貼り付ける。
Next, as shown in FIG. 7B, a
次に、図7(C)に示すように、電源層1、第一のグランド層2、信号層3の開口部13,23,33が重なって形成された一つの半導体チップ用開口部10内にて露出している、放熱板300上の領域に、接着剤200を塗布する。
Next, as shown in FIG. 7C, in the
次に、図7(D)に示すように、半導体チップ100を、接着剤200を介して放熱板300上に搭載して、半導体チップ用開口部10内に納める。
Next, as shown in FIG. 7D, the
次に、図7(E)に示すように、半導体チップ100と各層をワイヤボンディングする。具体的には、半導体チップ100のワイヤパッド101(図3参照)と、段差構造において露出している各層の電源線12、グランド線22、信号線32とをワイヤ7で接続する。このとき、信号線32のワイヤ73(図1,図3参照)が最も短くなることは上述したとおりである。
Next, as shown in FIG. 7E, the
次に、図7(F)に示すように、封止樹脂9で封止を行う。具体的には、半導体チップ100、ワイヤ7を含めて半導体チップ用開口部10を封止する。
Next, as shown in FIG. 7F, sealing is performed with a sealing
そして、図7(G)に示すように、BGAを設ける。具体的には、各層の外周部に設けられた階段構造上にはんだボール8を取り付ける。 Then, a BGA is provided as shown in FIG. Specifically, the solder balls 8 are attached on the step structure provided on the outer peripheral portion of each layer.
以上組み立てられた半導体装置は、前述したようにマザーボード500にフェースダウンで搭載することができる。
The semiconductor device assembled as described above can be mounted face down on the
以上のとおりの本実施形態の半導体装置では、以下に示した材料や寸法が一つの好ましい例である。もちろんこの例には限定されない。 In the semiconductor device of the present embodiment as described above, the following materials and dimensions are one preferable example. Of course, it is not limited to this example.
・封止樹脂9・・・材料=エポキシ系絶縁材
・はんだボール8・・・直径=100μm〜600μm
・ワイヤ7・・・材料Au、直径=25μm〜100μm
・電源線12,グランド線22,信号線32・・・幅=10μm〜100μm、厚さ=5μm〜30μm、材料=Cu
・接着剤301・・・材料=エポキシ系絶縁材
・接着剤200・・・材料=Agペースト
・放熱板300,放熱フィン400・・・材料=Al,SiO2,AlNなど
・絶縁基板11,21,31・・・厚さ=10μm〜100μm、誘電率εr=2〜5、材料=ポイリイミド,液晶ポリマー,BTレジンなど
・ボールランド・・・直径rBL(図2参照)=100μm〜600μm
・ビア5・・・直径=50μm〜200μm
[第二実施形態]
図8〜図10は、各々、本発明の別の一実施形態を示す断面図、一部拡大断面図、および平面図である。
-
-
·
・ Via 5... Diameter = 50 μm to 200 μm
[Second Embodiment]
8 to 10 are a sectional view, a partially enlarged sectional view, and a plan view, respectively, showing another embodiment of the present invention.
本実施形態では、第一実施形態と異なり、BGAを裏側に設けている。 In the present embodiment, unlike the first embodiment, the BGA is provided on the back side.
より具体的には、電源層1、第一のグランド層2、信号層3、および第二のグランド層4を備えたストリップライン構造において、第一のグランド層2は、電源層1と信号層3の間に設けられており、また、電源層1、第一のグランド層2、および信号層3は、その中央領域に設けた半導体チップ用開口部10に納められている半導体チップ100にワイヤボンディングされており、且つ、信号層3のワイヤ73が最も短くなるように、半導体チップ用開口部10側の内周端部が階段構造になっているとともに信号層3の内周端部が半導体チップ100に最も近く位置していることは、第一実施形態と同じであり、また、各層の外周端部が階段構造を持っていることも、第一実施形態と同じである。第一実施形態と同様なその他の部分については説明を省略する。
More specifically, in the stripline structure including the
この一方で、本実施形態では、外周端部の階段構造において、信号層3の外周端部が半導体チップ100に最も近く位置しているとともに、各段差面が下方を向いているつまり各層を構成する絶縁基板11,21,31に設けられた電源線12、グランド線22、信号線32(図9参照)が外周端部において下方に露出している。
On the other hand, in this embodiment, in the staircase structure of the outer peripheral end portion, the outer peripheral end portion of the
そして、この露出した電源線12、グランド線22、信号線32に、はんだボール81,82,83が設けられている。
これにより、信号層32において、その内側端部にて上方に露出した信号線32に接続されているワイヤ73と、外側端部にて下方に露出した信号線32に接続されているはんだボール83との間の距離が最も短くなり、信号層32内での信号伝送線路をも短くして、より一層高速伝送に対応できる半導体装置が実現される。
Thereby, in the
なお、上述したとおりにBGAを裏側に設けたことに伴い、放熱体としての放熱板300および放熱フィン400は、半導体装置全体を覆うように表側に設けている。
As described above, with the BGA provided on the back side, the
以上のとおりの本実施形態の半導体装置も、第一実施形態と同様にして半導体パッケージPKGとして扱うことができ、図11および図12に例示したように、図4および図5と同様に、半導体装置の階段構造に対応する階段構造を持つ接続治具501を介してマザーボード500上に、または階段構造を直接形成したマザーボード500上に、フェースダウン方式で搭載できる。また、図13に例示したように、図6と同様に、各層に大きさの異なるはんだボール81,82,83を設置してマザーボード500との接続高さを各層間で同じにすることで、接続治具501の使用やマザーボード500の加工が必要のない実装も可能である。
The semiconductor device of the present embodiment as described above can also be handled as the semiconductor package PKG similarly to the first embodiment. As illustrated in FIGS. 11 and 12, the semiconductor device is similar to that of FIGS. It can be mounted on the
以下に、本実施形態に係る半導体装置の製造プロセスの一例について、図14を参照して説明する。なお、この製造プロセスでは第二のグランド層4は省略している。
Hereinafter, an example of a manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the manufacturing process, the
まず、図14(A)に示すように、開口部13,23,33を中央に持つ絶縁基板11,21,31上に電源線12、グランド線22、信号線32を設けてなる電源層1、第一のグランド層2、信号層3を、接着剤(図示なし)を介して貼り合わせる。さらには、これらに、開口部61を持つ、絶縁基板11,21,31と同じ材料のカバー板6をも接着剤(図示なし)を介して貼り合わせる。なお、信号層3の開口部33は、他層の貫通形状の開口部13,23,61とは異なり、底部を持つ凹形状となっている。
First, as shown in FIG. 14A, a
次に、図14(B)に示すように、貼合せ後の電源層1、第一のグランド層2、信号層3、カバー板6の開口部13,23,33,61が重なって形成された、一つの基板のボール配置部分を削り取った階段状の半導体チップ用開口部10の内底面に、接着剤200を塗布する。 次に、図14(C)に示すように、半導体チップ100を、接着剤200を介して半導体チップ用開口部10内に搭載する。
Next, as shown in FIG. 14B, the
次に、図14(D)に示すように、半導体チップ100と各層をワイヤボンディングする。具体的には、半導体チップ100のワイヤパッド101(図3参照)と各層の電源線12、グランド線22、信号線32とをワイヤ7で接続する。このとき、信号線32のワイヤ73(図8,図10参照)が最も短くなることは上述したとおりである。
Next, as shown in FIG. 14D, the
次に、図14(E)に示すように、封止樹脂9で封止を行う。具体的には、ワイヤ7を含めた半導体チップ用開口部10内の一部空間を封止する。このとき、半導体チップ100上のワイヤ7を含まない空間は封止しない。
Next, as shown in FIG. 14E, sealing is performed with a sealing
次に、図14(F)に示すように、封止せずに残しておいた上記空間に露出している半導体チップ100上に、接着剤302を塗布する。この接着剤302は、絶縁性および高熱伝導性を持つものとする。
Next, as shown in FIG. 14F, an adhesive 302 is applied onto the
次に、図14(G)に示すように、放熱板300を搭載する。放熱板300と半導体チップ100との間は、上記接着剤302により固定される。
Next, as shown in FIG. 14G, the
そして、図14(H)に示すように、BGAを設ける。具体的には、各層の外周部における下方に露出した段差面にはんだボール8を取り付ける。 Then, a BGA is provided as shown in FIG. Specifically, the solder ball 8 is attached to the step surface exposed downward in the outer peripheral portion of each layer.
以上組み立てられた半導体装置は、前述したようにマザーボード500にフェースダウンで搭載することができる。
The semiconductor device assembled as described above can be mounted face down on the
以上のとおりの本実施形態の半導体装置では、以下に示した材料や寸法が一つの好ましい例である。もちろんこの例には限定されない。 In the semiconductor device of the present embodiment as described above, the following materials and dimensions are one preferable example. Of course, it is not limited to this example.
・封止樹脂9・・・材料=エポキシ系絶縁材
・はんだボール8・・・直径=100μm〜600μm
・ワイヤ7・・・材料Au、直径=25μm〜100μm
・電源線12,グランド線22,信号線32・・・幅=10μm〜100μm、厚さ=5μm〜30μm、材料=Cu
・接着剤301・・・材料=エポキシ系絶縁材
・接着剤200・・・材料=Agペースト
・放熱板300,放熱フィン400・・・材料=Al,SiO2,AlNなど
・絶縁基板11,21,31・・・厚さ=10μm〜100μm、誘電率εr=2〜5、材料=ポイリイミド,液晶ポリマー,BTレジンなど
・ボールランド・・・直径rBL(図9参照)=100μm〜600μm
・ビア5・・・直径=50μm〜200μm
・接着剤302・・・材料=エポキシ系絶縁材料
[第三実施形態]
図15〜図17は、各々、本発明のさらに別の一実施形態を示す断面図、一部拡大断面図、および平面図である。
-
-
·
・ Via 5... Diameter = 50 μm to 200 μm
-
15 to 17 are a sectional view, a partially enlarged sectional view, and a plan view, respectively, showing still another embodiment of the present invention.
本実施形態では、第一,第二実施形態と異なり、各層の外側端部を階段構造ではなくしている。 In the present embodiment, unlike the first and second embodiments, the outer end of each layer is not a staircase structure.
より具体的には、電源層1、第一のグランド層2、信号層3、および第二のグランド層4を備えたストリップライン構造において、第一のグランド層2は、電源層1と信号層3の間に設けられており、また、電源層1、第一のグランド層2、および信号層3は、その中央領域に設けた半導体チップ用開口部10に納められている半導体チップ100にワイヤボンディングされており、且つ、信号層3のワイヤ73が最も短くなるように、半導体チップ用開口部10側の内周端部が階段構造になっているとともに信号層3の内周端部が半導体チップ100に最も近く位置していることは、第一、第二実施形態と同じである。第一,第二実施形態と同様なその他の部分については説明を省略する。
More specifically, in the stripline structure including the
この一方で、本実施形態では、各層の外周端部を階段構造ではなくしている。 On the other hand, in the present embodiment, the outer peripheral end of each layer is not a staircase structure.
これにより、2次実装用のはんだボール8の取付け部分である外周端部を階段構造にする必要がなく、またマザーボード500に階段構造を設ける必要もない(図4,図5等参照)。 Accordingly, it is not necessary to provide a staircase structure at the outer peripheral end portion where the solder ball 8 for secondary mounting is attached, and it is not necessary to provide a staircase structure on the mother board 500 (see FIGS. 4 and 5).
また、本実施形態では、できる限り形状の異なる不連続点、例えば配線からビア5へ繋がる時などの不連続点およびビア5を少なくすることが好ましいため、一箇所のみの不連続点としている。
In the present embodiment, it is preferable to reduce discontinuous points having different shapes as much as possible, for example, discontinuous points such as when connecting from the wiring to the via 5 and the
これにより、本実施形態におけるビア5は、電源層1の電源線12および信号層3の信号線32を結ぶビア5と、電源層1の電源線12および第一のグランド層2のグランド線22を結ぶビア5のみに、抑えられている。
As a result, the via 5 in the present embodiment includes the via 5 that connects the
電源線12および信号線32間のビア5については、電源層1と信号層3の間に設けられている第一のグランド層2のグランド線22を貫通する必要があるため、グランド線22には、ビア5がグランド線22とは絶縁状態で通るビア用開口部24が設けられている(図16参照)。
The via 5 between the
以下に、本実施形態に係る半導体装置の製造プロセスの一例について、図18を参照して説明する。なお、この製造プロセスでは第二のグランド層4は省略している。
Hereinafter, an example of the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the manufacturing process, the
まず、図18(A)に示すように、開口部13,23,33を中央に持つ絶縁基板11,21,31上に電源線12、グランド線22、信号線32を設けてなる電源層1、第一のグランド層2、信号層3を、接着剤(図示なし)を介して貼り合わせる。
First, as shown in FIG. 18A, a
次に、図18(B)に示すように、貼合せ後の電源層1、第一のグランド層2、信号層3において、上述したとおりのビア5を形成する。
Next, as shown in FIG. 18B, vias 5 as described above are formed in the
次に、図18(C)に示すように、接着剤301を介して放熱板300を貼り付ける。
Next, as illustrated in FIG. 18C, the
次に、図18(D)に示すように、電源層1、第一のグランド層2、信号層3の開口部13,23,33が重なって形成された一つの半導体チップ用開口部10内にて露出している、放熱板300上の領域に、接着剤200を塗布する。
Next, as shown in FIG. 18D, inside the
次に、図18(E)に示すように、半導体チップ100を、接着剤200を介して放熱板300上に搭載して、半導体チップ用開口部10内に納める。
Next, as shown in FIG. 18E, the
次に、図18(F)に示すように、半導体チップ100と各層をワイヤボンディングする。具体的には、半導体チップ100のワイヤパッド101(図17参照)と各層の電源線12、グランド線22、信号線32とをワイヤ7で接続する。このとき、信号線32のワイヤ73(図15,図17参照)が最も短くなることは第一,第二実施形態と同じである。
Next, as shown in FIG. 18F, the
次に、図18(G)に示すように、封止樹脂9で封止を行う。具体的には、半導体チップ100、ワイヤ7を含めて半導体チップ用開口部10を封止する。
Next, as shown in FIG. 18G, sealing is performed with a sealing
そして、図18(H)に示すように、上述したとおりのBGAを設ける。 Then, as shown in FIG. 18H, the BGA as described above is provided.
以上組み立てられた半導体装置は、第一実施形態と同様にしてマザーボード500にフェースダウンで搭載することができるが、マザーボード500との接続用の階段構造は不要である。
The assembled semiconductor device can be mounted face-down on the
以上のとおりの本実施形態の半導体装置では、以下に示した材料や寸法が一つの好ましい例である。もちろんこの例には限定されない。 In the semiconductor device of the present embodiment as described above, the following materials and dimensions are one preferable example. Of course, it is not limited to this example.
・封止樹脂9・・・材料=エポキシ系絶縁材
・はんだボール8・・・直径=100μm〜600μm
・ワイヤ7・・・材料Au、直径=25μm〜100μm
・電源線12,グランド線22,信号線32・・・幅=10μm〜100μm、厚さ=5μm〜30μm、材料=Cu
・接着剤301・・・材料=エポキシ系絶縁材
・接着剤200・・・材料=Agペースト
・放熱板300,放熱フィン400・・・材料=Al,SiO2,AlNなど
・絶縁基板11,21,31・・・厚さ=10μm〜100μm、誘電率εr=2〜5、材料=ポイリイミド,液晶ポリマー,BTレジンなど
・ボールランド・・・直径rBL(図16参照)=100μm〜600μm
・ビア用開口部24・・・直径rGND(図16参照)=ランド径rBLに合わせた100μm〜600μm
・ビア5・・・直径50μm〜200μm
-
-
·
・ Via opening 24... Diameter r GND (see FIG. 16) = 100 μm to 600 μm according to land diameter r BL
・ Via 5 ... 50 μm to 200 μm in diameter
1 電源層
11 絶縁基板
12 電源線
13 開口部
2 第一のグランド層
21 絶縁基板
22 グランド線
23 開口部
24 ビア用開口部
3 信号層
31 絶縁基板
32 信号線
33 開口部
4 第二のグランド層
5 ビア
6 カバー板
61 開口部
7,71,72,73 ワイヤ
8,81,82,83 はんだボール
9 封止樹脂
10 半導体チップ用開口部
100 半導体チップ
101 ワイヤパッド
200 接着剤
300 放熱板
301 接着剤
302 接着剤
400 放熱フィン
500 マザーボード
501 接続治具
DESCRIPTION OF
Claims (12)
第一のグランド層は、電源層と信号層の間に設けられており、
電源層、第一のグランド層、および信号層は、半導体チップ用開口部に納められた半導体チップにワイヤボンディングされており、且つ、信号層のワイヤが最も短くなるように、半導体チップ用開口部側の内周端部が階段構造になっているとともに信号層の内周端部が半導体チップに最も近く位置している
ことを特徴とする配線構造。 A wiring structure of a semiconductor device having a microstrip line structure including a power supply layer, a first ground layer, and a signal layer, or a strip line structure including a second ground layer,
The first ground layer is provided between the power supply layer and the signal layer,
The power supply layer, the first ground layer, and the signal layer are wire-bonded to the semiconductor chip housed in the semiconductor chip opening, and the wire for the signal layer is shortest so that the wire for the signal layer is the shortest. A wiring structure characterized in that the inner peripheral end portion on the side has a staircase structure and the inner peripheral end portion of the signal layer is located closest to the semiconductor chip.
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