JP2009071251A - Flip chip bga substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種ICのフリップチップBGA(Ball Grid Array:ボールグリッドアレイ)パッケージ基板に関するもので、より詳細には、シリコンチップが実装される部位に溝或いは窪みを設けて基板全体の反りを低減させたフリップチップBGA基板に関する。 The present invention relates to a flip chip BGA (Ball Grid Array) package substrate for various ICs, and more specifically, a groove or a recess is provided in a portion where a silicon chip is mounted to reduce warpage of the entire substrate. The present invention relates to a flip chip BGA substrate.
従来技術において、シリコンチップは、図7に示すように、バンプ112によりパッケージ基板113にフリップチップ接合され、パッケージ基板内部の配線によりBGAはんだボール114に電気的に接続されている。
In the prior art, as shown in FIG. 7, the silicon chip is flip-chip bonded to the
フリップチップBGAパッケージ構造では、シリコンチップ111とパッケージ基板113との間にアンダーフィル材115と呼ばれる樹脂を充填し、シリコンチップ111とパッケージ基板113を平面で接着する構造をとる。
フリップチップ接合は、高温下で行われることが多く、シリコンチップ111とパッケージ基板113との熱膨張係数差により接合終了後の常温状態ではシリコンチップ111側が凸になるようにシリコンチップ111とパッケージ基板113が反る。
この反りにより、シリコンチップ111とパッケージ基板113の接合面同士の相対位置が維持されるため、接続バンプ112にかかるせん断応力が低減されている。
Flip chip bonding is often performed at a high temperature, and the
By this warpage, the relative position between the bonding surfaces of the
しかしながら、従来技術で説明したシリコンチップとパッケージ基板の熱膨張係数差による反りは、BGAパッケージ全体の反りとなり、BGAはんだボール面の平坦性(コプラナリティ)に影響する。平坦性が悪いと、マザーボードへの部品マウント時に問題となる。シリコンチップが大きい場合、パッケージ基板が大きい場合は特に深刻である。
又、図8に示すように、マザーボード116への部品実装後にも、BGAはんだボール114に大きい変形を発生させ、BGAパッケージとマザーボード116との接続信頼性の低下をもたらす。
一般的に、パッケージ全体の反りを低減するために、図9に示すように、スティフナ117と呼ばれる補強部材を接着する方法がとられているが、この場合、パッケージ基板113を強制的に変形させるために、フリップチップ接続バンプ112に加わるせん断応力が増加し、シリコンチップ111とパッケージ基板113との接続強度の低下をもたらす。
However, the warp due to the difference in thermal expansion coefficient between the silicon chip and the package substrate described in the prior art becomes the warp of the entire BGA package and affects the flatness (coplanarity) of the BGA solder ball surface. If the flatness is poor, there will be a problem when mounting components on the motherboard. This is especially serious when the silicon chip is large and the package substrate is large.
Further, as shown in FIG. 8, even after the components are mounted on the
In general, in order to reduce the warpage of the entire package, a method of adhering a reinforcing member called a
従って、フリップチップ接続バンプに加わるせん断応力を増加させることなくパッケージの反りを抑えることができるパッケージ基板を実現することに解決しなければならない課題を有する。 Therefore, there is a problem to be solved by realizing a package substrate that can suppress the warpage of the package without increasing the shear stress applied to the flip chip connection bump.
上記課題を解決するために、本願発明のフリップチップBGA基板は、次に示す構成にしたことである。 In order to solve the above problems, the flip chip BGA substrate of the present invention is configured as follows.
(1)フリップチップBGA基板は、フリップチップBGAパッケージに用いられる基板において、前記基板は、シリコンチップが実装される実装位置の裏面に相当する基板表面に、シリコンチップ外形と同じか、又は外側外周に沿って溝を形成したことである。
(2)フリップチップBGA基板は、フリップチップBGAパッケージに用いられる基板において、前記基板は、シリコンチップが実装される実装位置と同じ基板表面に、シリコンチップ外形よりも外側外周に沿って溝を形成したことである。
(3)フリップチップBGA基板は、フリップチップBGAパッケージに用いられる基板において、前記基板は、シリコンチップが実装される実装位置の裏面に相当する基板表面に、シリコンチップ外形よりも大きく板厚を薄くした窪み部分を形成したことである。
(1) The flip chip BGA substrate is a substrate used for a flip chip BGA package, and the substrate is the same as the outer shape of the silicon chip on the substrate surface corresponding to the back surface of the mounting position where the silicon chip is mounted, or the outer periphery. A groove is formed along the line.
(2) The flip-chip BGA substrate is a substrate used for a flip-chip BGA package, and the substrate has a groove formed on the same substrate surface as the mounting position on which the silicon chip is mounted along the outer periphery outside the outer shape of the silicon chip. It is that.
(3) The flip-chip BGA substrate is a substrate used for a flip-chip BGA package, and the substrate has a thickness larger than the outer shape of the silicon chip on the substrate surface corresponding to the back surface of the mounting position where the silicon chip is mounted. It is that the hollow part which was made was formed.
本発明においては、パッケージ基板のシリコンチップを実装する位置に溝或いは窪みを形成する構造にしたことにより、フリップチップBGAパッケージの反りが低減するため、スティフナ形成の必要がなくなる。又は、スティフナを形成しても、溝により形成される板厚の薄い部分で歪が吸収され、フリップチップ接続バンプへのせん断応力の増加が抑えられる。
更に、本願発明のフリップチップBGAパッケージは、マザーボードに部品実装された後のBGAはんだボールの変形が小さいため、BGAはんだボールの接続信頼性が向上する。
In the present invention, since the groove or the recess is formed at the position where the silicon chip of the package substrate is mounted, the warp of the flip chip BGA package is reduced, so that it is not necessary to form a stiffener. Alternatively, even when the stiffener is formed, strain is absorbed by the thin plate portion formed by the groove, and an increase in shear stress to the flip chip connection bump is suppressed.
Further, since the flip chip BGA package of the present invention has a small deformation of the BGA solder ball after being mounted on the mother board, the connection reliability of the BGA solder ball is improved.
次に、本願発明に係るフリップチップBGA基板の実施例について図面を参照して説明する。 Next, an example of a flip chip BGA substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本願発明の第1実施例のフリップチップBGA基板は、図1及び図2に示すように、パッケージ基板13の上面に搭載されるシリコンチップ11がフリップチップ実装される位置の裏面に、シリコンチップ11の外形と同じか、または外側外周に沿って溝18を形成する。
この溝18は、ルータやレーザ加工によって形成が可能であり、パッケージ基板13の板厚の約半分程度を切り欠いて形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the flip chip BGA substrate according to the first embodiment of the present invention has a
The
図3は、パッケージ基板13にシリコンチップ11をフリップチップ実装した構造の断面図であり、バンプ12によりパッケージ基板13にフリップチップ接合され、パッケージ基板13内部の配線によりBGAはんだボール14に電気的に接続されている。シリコンチップ11とパッケージ基板13との間にアンダーフィル材15と呼ばれる樹脂を充填し、シリコンチップ11とパッケージ基板13を平面で接着する構造となっている。
このようにして生成されたフリップチップBGA基板は、シリコンチップ11とパッケージ基板13との熱膨張係数差によりパッケージ基板13に反りが発生するが、溝18によりパッケージ基板13の板厚の薄い(剛性の低い)部分が形成されているため、シリコンチップ実装部分の変形による歪が吸収され、溝18のない場合に比べて基板全体の反りが低減される。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a structure in which the
In the flip chip BGA substrate thus generated, the
図4は、溝18を形成したフリップチップBGA基板であるパッケージ基板13をマザーボード16に部品実装した断面図であり、実装後のBGAはんだボール14の変形は溝18のない場合に比べて低減される。バンプ12でフリップチップ接合されたシリコンチップ11とパッケージ基板13の凸状の反りはそのままにして、反りから外れた位置に設けた溝18によりマザーボード16上にパッケージ基板13が装着されるため、反りの部分のバンプ12へのせん断応力は増加せすその分シリコンチップ11とパッケージ基板13との接続強度を維持或いは増加させることができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view in which a
次に、本願発明の第2実施例のフリップチップBGA基板について、図面を参照して説明する。 Next, a flip chip BGA substrate according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第2実施例のフリップチップBGA基板は、図5に示すように、シリコンチップ11が実装される実装位置と同じ基板表面に、シリコンチップ外形よりも外側外周に沿って溝19を形成した構造となっている。
この場合も、シリコンチップ11とパッケージ基板13との熱膨張係数差によりパッケージ基板13に反りが発生するが、実装したシリコンチップ11側の基板面に設けた溝19によりパッケージ基板13の板厚の薄い(剛性の低い)部分が形成されているため、シリコンチップ実装部分の変形による歪が吸収され、溝19のない場合に比べて基板全体の反りが低減される。
As shown in FIG. 5, the flip chip BGA substrate of the second embodiment has a structure in which
Also in this case, the
次に、本願発明の第3実施例のフリップチップBGA基板について、図面を参照して説明する。 Next, a flip chip BGA substrate according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第3実施例のフリップチップBGA基板は、図6に示すように、シリコンチップ11が実装される実装位置の裏面に相当するパッケージ基板13表面に、シリコンチップ11外形よりも大きく板厚を薄くした窪み部分21を形成した構造となっている。
この場合、BGAは窪み部分21にBGAはんだボール14を配置することができないためフルグリッドにはできない。シリコンチップ実装部分全体のパッケージ基板13の板厚が薄いため、この窪み部分21の変形は大きくなるが、パッケージ基板13全体の変形は抑えられる。
この窪み部分21を作成するためには、完成基板のルータ加工、レーザ加工の他に、予め穴を形成した基板を積層する方法でも可能である。
As shown in FIG. 6, the flip chip BGA substrate of the third embodiment has a plate thickness that is larger than the outer shape of the
In this case, the BGA cannot be a full grid because the
In order to create the
パッケージ基板のシリコンチップを実装する位置に溝或いは窪みを形成する構造にしたことにより、フリップチップBGAパッケージの反りへの影響を低減させるためのフリップチップBGA基板を提供する。 A flip chip BGA substrate for reducing the influence on the warp of the flip chip BGA package is provided by forming a groove or a recess at a position where the silicon chip of the package substrate is mounted.
11 シリコンチップ
12 バンプ
13 パッケージ基板
14 BGAはんだボール
15 アンダフィル材
16 マザーボード
18 溝
19 溝
21 窪み部分
11
Claims (3)
前記基板は、シリコンチップが実装される実装位置の裏面に相当する基板表面に、シリコンチップ外形と同じか、又は外側外周に沿って溝を形成したことを特徴とするフリップチップBGA基板。 In a substrate used for a flip chip BGA package,
The flip chip BGA substrate, wherein the substrate is formed on the substrate surface corresponding to the back surface of the mounting position on which the silicon chip is mounted, with a groove that is the same as the outer shape of the silicon chip or along the outer periphery.
前記基板は、シリコンチップが実装される実装位置と同じ基板表面に、シリコンチップ外形よりも外側外周に沿って溝を形成したことを特徴とするフリップチップBGA基板。 In a substrate used for a flip chip BGA package,
A flip-chip BGA substrate, wherein a groove is formed on the same substrate surface as the mounting position on which the silicon chip is mounted along the outer periphery outside the outer shape of the silicon chip.
前記基板は、シリコンチップが実装される実装位置の裏面に相当する基板表面に、シリコンチップ外形よりも大きく板厚を薄くした窪み部分を形成したことを特徴とするフリップチップBGA基板。 In a substrate used for a flip chip BGA package,
The flip-chip BGA substrate, wherein the substrate is formed with a recessed portion whose thickness is larger than the outer shape of the silicon chip on the substrate surface corresponding to the back surface of the mounting position where the silicon chip is mounted.
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