JP2011066344A - 半導体装置および電子装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体装置が外部端子を介して実装基板の上面に搭載された電子装置において、電子装置の小型化と、半導体装置へ供給される電圧の安定化による電子装置の電気特性の向上とを実現する。
【解決手段】配線基板2の下面2yに、中心部に位置する第1領域と、この第1領域から一定の距離を置いて第1領域の周囲に位置する第2領域とを設け、第1領域と第2領域との間の空いた領域に対向する実装基板18の領域に、実装基板18の表面から裏面へ貫通する貫通孔24を形成する。これにより、実装基板18の表面に形成されたバンプ・ランド19から実装基板18の裏面に形成されたパスコン・ランド22までの距離が短くなり、電源の供給経路上のインピーダンス成分の低減を図ることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体チップが配線基板の上面に搭載された半導体装置、およびこの半導体装置が外部端子を介して実装基板の上面に搭載された電子装置に関し、特に、配線基板の下面および実装基板の上面にそれぞれ形成された複数のバンプ・ランドの配置に適用して有効な技術に関するものである。
例えば特開2000−307005号公報(特許文献1)には、複数のグランド用電極パッドと複数の電源用電極パッドを半導体集積回路の底面の中央部に集中して互いに対向するように配列し、かつ、複数のグランド用電極パッドは配線パターンによって接続し、複数の電源用電極パッドは他の配線パターンによって接続し、さらに、半導体集積回路を実装するプリント配線基板の底面に、グランド用電極パッドと電源用電極パッドに至近に対応する位置に、電極がスルーホールを介してそれらの電極パッドに接続されたデカップリング・コンデンサを実装する技術が開示されている。
特開2000−307005号公報
半導体装置、または半導体装置内に搭載される半導体チップに供給される電源電位(VCC)と基準電位(GND)との間に生じる電位差の安定性を向上するためには、電源電位と基準電位との間にバイパス・コンデンサ(以下、パスコンと略して記載する)を接続することが有効とされている。
このパスコンは、できるだけ半導体装置の近傍に配置しておくことが好ましい。例えば前述した特許文献1の図2に示すように、実装基板の裏面(半導体装置が搭載される表面とは反対側の面)において、半導体装置の裏面に形成された複数の電源用バンプ・ランド(電源電位用のバンプ・ランドおよび基準電位用のバンプ・ランド)のほぼ真下(平面的に重なる領域)に位置するようにパスコンを搭載することが有効とされている。ここで、実装基板の裏面に搭載するパスコンを、半導体装置の裏面に形成された複数の電源用バンプ・ランドのほぼ真下に配置するためには、実装基板の表面に形成され、半導体装置の裏面に形成された複数の電源用バンプ・ランドとそれぞれ電気的に接続される複数のバンプ・ランドのうちの隣り合うバンプ・ランドの間に貫通孔を配置すればよい。この貫通孔は、外部機器から、実装基板の表面に形成された複数のバンプ・ランドまでの電源の供給経路となる。
ところで、近年、半導体装置の高機能化に伴い、供給電圧の安定性を確保するために、半導体装置に供給する電源を強化する傾向にある。本発明者らの検討によれば、上記電源を強化するためには、貫通孔の径を大きくし、この貫通孔の内壁に形成される配線(導体パターン)の断面積を大きくすればよいことが分かった。
しかしながら、近年では、半導体装置の高機能化だけでなく、半導体装置の小型化の要求もある。そのため、半導体装置の裏面に形成される複数の電源用バンプ・ランドのピッチ、および実装基板の表面に形成される複数のバンプ・ランドのピッチも狭くしなければならず、隣り合うバンプ・ランドの間に貫通孔を配置することが困難となっている。そのため、前述した特許文献1の図1に示すように、半導体装置の裏面に複数の電源用バンプ・ランドが行列状に形成されている場合には、実装基板の表面に搭載される半導体装置の外側(実装基板の表面に形成された複数のバンプ・ランドのうちの半導体装置の裏面に形成された電源用バンプ・ランドと接続される最外周のバンプ・ランドよりも外側)に貫通孔を形成しなければならず、半導体装置の裏面に形成される電源用バンプ・ランドから実装基板の裏面に搭載されるパスコン(実際には、パスコンが接続されるパスコン・ランド)までの距離が長くなる。その結果、半導体装置の小型化を実現できても、電源の供給経路上のインピーダンス成分は低減できないため、電源電位と基準電位との間で電位差に変化が生じて供給電圧が不安定となり、半導体装置の電気特性が低下する。
なお、半導体装置の裏面に形成される複数のバンプ・ランドには、電源用以外にも信号用バンプ・ランドも含まれている。そのため、電源用の貫通孔が、半導体装置の裏面に形成される複数の電源用バンプ・ランドのほぼ真下の実装基板に形成されないと、信号用バンプ・ランドと接続される信号用の貫通孔の配置個所にも制約が生じてしまう。
本発明の目的は、半導体装置が外部端子を介して実装基板の上面に搭載された電子装置において、電子装置の小型化と、半導体装置へ供給される電圧の安定化による電子装置の電気特性の向上とを実現することのできる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、本願発明は、隣り合うバンプ・ランド間の距離よりも直径が大きいビア・ランドを有する実装基板に搭載される半導体装置であって、配線基板の下面に形成された複数のバンプ・ランドは、半導体素子に第1電位を供給する経路である複数の第1バンプ・ランドと、半導体素子に第2電位を供給する経路である複数の第2バンプ・ランドと、半導体素子に第3電位を供給する経路である複数の第3バンプ・ランドとを有し、複数の第1バンプ・ランドおよび複数の第2バンプ・ランドのうちの一方は、配線基板の下面において、中央部に位置する第1領域に配置され、複数の第1バンプ・ランドおよび複数の第2バンプ・ランドのうちの他方は、配線基板の下面において、第1領域から所定の距離を空けて第1領域の周囲に位置する第2領域に配置され、複数の第3バンプ・ランドは、配線基板の下面において、第2領域から所定の領域を空けて第2領域の周囲に位置する第3領域に配置され、第1領域と第2領域との間の距離は、配線基板に形成された第1および第2バンプ・ランドのピッチよりも大きく、第2領域と第3領域との間の距離は、配線基板に形成された第1および第2バンプ・ランドのピッチよりも大きい。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
半導体装置が外部端子を介して実装基板の上面に搭載された電子装置において、電子装置の小型化と、半導体装置へ供給される電圧の安定化による電子装置の電気特性の向上とを実現することができる。
本発明の実施の形態1による電子装置の要部断面図である。 本発明の実施の形態1による半導体装置の上面図である。 本発明者らが検討した半導体装置の裏面に形成された複数のバンプ・ランドの配置を示す平面図である。 本発明者らが検討した実装基板の表面に形成されたバンプ・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図である。 本発明者らが検討した実装基板の裏面に形成されたパスコン・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図である。 本発明の実施の形態1による半導体装置の裏面に形成された複数のバンプ・ランドの配置を示す平面図である。 本発明の実施の形態1による実装基板の表面に形成されたバンプ・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図である。 本発明の実施の形態1による実装基板の裏面に形成されたパスコン・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図である。 本発明者らが検討した熱シミュレーションにより得られた半導体装置の放熱性とサーマルボールの配置との関係を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態1による半導体装置の組み立て手順を説明する工程図である。 本発明の実施の形態1による半導体装置の組み立て工程を示す要部断面図である。 図11に続く半導体装置の組み立て工程中の図11と同じ箇所の要部断面図である。 図12に続く半導体装置の組み立て工程中の図11と同じ箇所の要部断面図である。 図13に続く半導体装置の組み立て工程中の図11と同じ箇所の要部断面図である。 図14に続く半導体装置の組み立て工程中の図11と同じ箇所の要部断面図である。 本発明の実施の形態2による電子装置の要部断面図である。 本発明の実施の形態2による半導体チップの主面に形成されたバンプ電極の配置の一例を示す平面図である。 本発明者らが検討した半導体装置の裏面に形成された複数のバンプ・ランドの配置を示す平面図である。 本発明者らが検討した実装基板の表面に形成されたバンプ・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図である。 本発明者らが検討した実装基板の裏面に形成されたパスコン・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図である。 本発明の実施の形態2による半導体装置の裏面に形成された複数のバンプ・ランドの配置を示す平面図である。 本発明の実施の形態2による実装基板の表面に形成されたバンプ・ランド、貫通孔、および配線パターンの配置の一部を示す平面図である。 本発明の実施の形態2による実装基板の裏面に形成されたパスコン・ランド、貫通孔、および配線パターンの配置の一部を示す平面図である。 本発明の対象となる実装基板を定義するために用いる配線基板の下面に形成された複数のバンプ・ランドの配置の一例を示す平面図である。 本発明の対象となる実装基板を定義するために用いる実装基板の表面に形成されたバンプ・ランドおよびビア・ランド等の配置の一例を示す平面図である。 図25のA−A′線に沿う要部断面図である。 本発明の対象となる実装基板を定義するために用いる実装基板の表面に形成されたバンプ・ランドおよびビア・ランド等の配置の他の例を示す平面図である。
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の実施の形態による半導体装置を搭載する実装基板がより明確となる思われるため、本願発明の対象となる実装基板の定義について図24〜図27を用いて説明する。図24は半導体装置を構成する配線基板の下面に形成された複数のバンプ・ランドの配置の一例を示す平面図、図25は実装基板の表面に形成されたバンプ・ランドおよびビア・ランド等の配置の一例を示す平面図、図26は図25のA−A′線に沿う要部断面図、図27は実装基板の表面に形成されたバンプ・ランドおよびビア・ランド等の配置の他の例を示す平面図である。
図24に示すように、配線基板50の下面には、中心部に位置するA領域およびこのA領域から一定の距離を置いてA領域の周囲に位置するB領域に、それぞれ行列状に規則正しく配列した複数のバンプ・ランド51が形成されている。中心部に位置するこのA領域は、配線基板50の上面に搭載される半導体チップの直下に位置する。
このような複数のバンプ・ランド51が形成された配線基板50は、外部端子を介して実装基板の表面に搭載される。その実装基板の表面には、配線基板50の下面に形成された複数のバンプ・ランド51に対向して複数のバンプ・ランドが形成されている。図25に、配線基板50に形成された複数のバンプ・ランド51と対向する位置に形成された、実装基板52の表面のバンプ・ランド53およびビア・ランド54の一部の配置例を拡大して示す。
実装基板52の表面に形成された複数のバンプ・ランド53は、行方向(x方向、第1方向)、および列方向(y方向、第1方向と直交する第2方向)にそれぞれ隣接して行列状に規則正しく配列している。ここで、行方向に隣り合うバンプ・ランド53のピッチと、列方向に隣り合うバンプ・ランド53のピッチとは同じである。また、行方向および列方向とそれぞれ45度の角度を持った対角線方向(z方向、第3の方向)に隣り合うバンプ・ランド53の間には、ビア・ランド54が形成されている。
このビア・ランド(表面側ビア・ランド)54は、図26に示すように、実装基板52の表面から裏面に向かって形成された貫通孔55の内部に形成された導電性部材56に繋がる表面側の電極パッドである。また、裏面側には、貫通孔55の内部に形成された導電性部材56に繋がるビア・ランド(裏面側ビア・ランド)57が形成されている。また、実装基板52の表面は保護膜58により覆われているが、複数のバンプ・ランド53は保護膜58に形成された開口部59から露出し、複数のビア・ランド54,57は保護膜58に覆われている。
ここで、実装基板52の表面に形成されたビア・ランド54の直径D2が、行方向(x方向)および列方向(y方向)において隣り合うバンプ・ランドの端部間の距離よりも大きい実装基板52が本願発明の対象となることはもちろんであるが、これのみでなく、ビア・ランド54の直径D2が、対角線方向(z方向)において隣り合うバンプ・ランド53(基準バンプ・ランド53a、被測定バンプ・ランド53b)を露出する保護膜58の開口部59(第1開口部59a、第2開口部59b)の間の距離D3と同じ、あるいはこの距離D3よりも大きい実装基板52も本願発明の対象となる。これは、このビア・ランド54に隣接するそれぞれの開口部59が、例えば図27に示すように、対角線方向にずれた場合には、ビア・ランド54の直径が距離D3と同じであったとしても、ビア・ランド54の一部がバンプ・ランド53の開口部59から露出するためである。
そこで、本願発明では、対象となる実装基板を以下のように定義した。
(1)実装基板の表面に形成される複数のバンプ・ランドは、行列状に配置され、
(2)前記(1)の複数のバンプ・ランドは、第1バンプ・ランドと、対角線方向に沿って第1バンプ・ランドの隣に配置された第2バンプ・ランドとを有し、
(3)ビア・ランドの直径D2は、第1バンプ・ランドと第2バンプ・ランドとのピッチ(中心間距離)から、第1バンプ・ランドの端部から第1バンプ・ランドの開口部の端部までの距離D4の2倍と、第2バンプ・ランドの端部から第2バンプ・ランドの開口部の端部までの距離D4の2倍と、第1バンプ・ランドの半径と、第2バンプ・ランドの半径とを差し引いた長さより大きい、または同じである。
例えば第1および第2バンプ・ランドの直径が0.4mm、開口部の直径が0.5mm、対角線方向に沿って隣接する第1バンプ・ランドと第2バンプ・ランドとのピッチが1.13mm(行方向または列方向に沿った第1バンプ・ランドと第2バンプ・ランドとのピッチが0.8mm)の場合は、0.53mm(=1.13−(0.1+0.1)−(0.2+0.2))よりも大きい、または同じ直径D2を有するビア・ランドが形成された実装基板が本願発明の対象となる。
(実施の形態1)
本実施の形態1による実装基板の表面に半導体装置が搭載され、裏面にパスコンが搭載された電子装置について図1および図2を用いて説明する。図1は本実施の形態1による電子装置の要部断面図、図2は本実施の形態1による半導体装置の上面図である。本実施の形態1では、本願発明をフェースアップボンディング構造(ワイヤボンディングタイプ)のBGA(Ball Grid Array)型半導体装置を搭載する電子装置に適用した実施の形態について説明する。
図1および図2に示すように、本実施の形態1による電子装置EM1は、実装基板(マザー・ボード)18と、配線基板2の上面(主面、表面)に搭載されて半導体素子が形成された半導体チップ3および配線基板2の下面(裏面、実装面)に形成されて半導体素子と電気的に接続された複数の外部端子(バンプ電極、半田ボール)4を有し、実装基板18の表面(上面)に複数の外部端子4を介して搭載された半導体装置1と、実装基板18の表面に形成された複数のバンプ・ランド(電極パッド)19と電気的に接続され、実装基板18の裏面(下面)に搭載された複数のパスコン25と、を含んでいる。
まず、半導体装置1のパッケージ構造について詳細に説明する。
半導体装置1は、配線基板2の互いの反対側に位置する上面2xおよび下面2yのうちの上面2xに半導体チップ3を搭載し、配線基板2の下面2yに外部接続用端子としてボール状の外部端子4を複数配置したパッケージ構造になっている。
<半導体チップ>
配線基板2の上面に接着剤(ダイボンド材)5を介して搭載された半導体チップ3は、その厚さ方向と交差する平面形状が四角形になっており、例えばその寸法は4mm×4mm、その厚さは0.2mmである。なお、本実施の形態で使用する接着剤5は、ペースト状の接着剤であるが、これに限定されるものではなく、フィルム状の接着剤を用いてもよい。
また、半導体チップ3は、これに限定されないが、主に、半導体基板と、この半導体基板の主面(表面)に形成された複数の半導体素子(コア電源回路を含む内部回路、入出力回路)と、半導体基板の主面において絶縁層と配線層とをそれぞれ複数段積み重ねた多層配線層と、この多層配線層を覆うようにして形成された表面保護膜とを有する構成になっている。絶縁層は、例えば酸化シリコン膜で形成されている。配線層は、例えばアルミニウム、タングステンまたは銅などの金属膜で形成されている。表面保護膜は、例えば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜等の無機絶縁膜および有機絶縁膜を積み重ねた多層膜で形成されている。
半導体チップ3の主面には、前述した半導体素子と電気的に接続された複数の電極パッド6が半導体チップ3の各辺に沿って配置されている(図2には、複数の電極パッド6のうちの一部を記載)。これら電極パッド6は、半導体チップ3の多層配線層のうちの最上層の配線からなり、半導体チップ3の表面保護膜にそれぞれの電極パッド6に対応して形成された開口部により露出している。
<配線基板>
配線基板2は、その厚さ方向と交差する平面形状が四角形になっており、その寸法は、例えば21mm×21mmである。配線基板2は、これに限定されないが、多層配線構造から成り、本実施の形態1では4つの配線層を有している。詳細に説明すると、配線基板2は、コア材と、このコア材の表面に形成された配線層(図1の配線基板2における上から2番目の配線層)と、この配線層を覆うように形成された絶縁層と、この絶縁層の表面に形成された配線層(図1の配線基板2における最上層の配線層)とを有している。ここで、複数のボンディングリード(電極パッド)7は、最上層の配線層に形成された配線の一部から成り、この最上層の配線層を覆うようにして形成された保護膜8から露出している。さらに、配線基板2は、このコア材の表面と反対側に位置する裏面に形成された配線層(図1の配線基板2における上から3番目の配線層)と、この配線層を覆うように形成された絶縁層と、この絶縁層の表面に形成された配線層(図1の配線基板2における最下層の配線層)とを有している。ここで、複数のバンプ・ランド(電極パッド)9は、最下層の配線層に形成された配線の一部から成り、この最下層の配線層を覆うようにして形成された保護膜10から露出している。また、配線基板2は、配線基板2の上面2xから下面2y、あるいはコア材の表面から裏面に向かって形成された複数の貫通孔(ビア)11のそれぞれの内部(内壁)に導電性部材(配線)を有している。なお、コア材の各絶縁層は、例えばガラス繊維にエポキシ系またはポリイミド系の熱硬化性の樹脂を含浸させた高弾性樹脂基板で形成されている。配線基板2の各配線層は、例えば銅を主成分とする金属膜で形成されている。配線基板2の表面上の保護膜8は、主に配線基板2の最上層に形成された配線を保護する目的で形成され、配線基板2の裏面上の保護膜10は、主に配線基板2の最下層に形成された配線を保護する目的で形成されている。
前述したように、配線基板2の上面2xには、半導体チップ3の周辺端部から配線基板2の周辺端部の間の領域において、複数のボンディングリード7が配置されている。これらボンディングリード7は、配線基板2の表面に形成された複数の最上層配線のそれぞれの一部分で構成され、配線基板2の表面上の保護膜8にそれぞれのボンディングリード7に対応して形成された開口部により露出している。
さらに、これら複数のボンディングリード7のうち、少なくとも半導体素子の内部回路に電源電位の基準となる基準電位を供給するボンディングリード7および半導体素子の内部回路に電源電位を供給するボンディングリード7は、半導体チップ3の各辺に沿って配置された複数列のリング状の最上層配線のそれぞれの一部分で構成されている。例えば半導体チップ3の外周の最も近くに、半導体素子の内部回路に基準電位を供給する経路である内部回路用基準電位リング13Gが配置され、この内部回路用基準電位リング13Gの外側に、半導体素子の内部回路に電源電位を供給する経路である内部回路用電源電位リング13Vが配置され、さらに、この内部回路用電源電位リング13Vの外側に、例えば半導体素子の入出力回路に電源電位を供給する経路である入出力回路用電源電位リング13IOVが配置され、さらに、入出力回路用電源電位リング13IOVの外側に、半導体素子の入出力回路に信号を供給する経路であるボンディングリード7が配置される。
また、前述したように、配線基板2の下面2yには、複数のバンプ・ランド9が配置されている。これらバンプ・ランド9は、配線基板2の裏面に形成された複数の最下層配線のそれぞれの一部分で構成され、配線基板2の裏面上の保護膜10にそれぞれのバンプ・ランド9に対応して形成された開口部により露出している。
本願発明においては、配線基板2の下面2yに形成された複数のバンプ・ランド9の平面レイアウトが主要な特徴の1つとなっており、その詳細および効果等についは、図3〜図6を用いた以降の説明で明らかにする。
配線基板2に形成された複数の最上層配線と複数の最下層配線とは、コア材を貫通する複数の貫通孔11の内部に形成される導電性部材(配線)によってそれぞれ電気的に接続されている。
<ワイヤ>
半導体チップ3の主面に配置された複数の電極パッド6と、配線基板2の上面2xに配置された複数のボンディングリード7とが、複数の導電性部材(本実施の形態1では、ワイヤ)16によってそれぞれ電気的に接続されている(図2にはm複数の導電性部材16のうちの一部を記載)。導電性部材16には、例えば金線を用いる。導電性部材16は、例えば熱圧着に超音波振動を併用したネイルヘッドボンディング(ボールボンディング)法により、半導体チップ3の主面に配置された電極パッド6および配線基板2の上面2xに配置されたボンディングリード7に接続される。
半導体チップ3および導電性部材16は、配線基板2の上面2x上に形成された樹脂封止体(封止体)17によって封止されている。樹脂封止体17は、低応力化を図る目的として、例えばフェノール系硬化剤、シリコーンゴムおよび多数のフィラー(例えばシリカ)等が添加されたエポキシ系の熱硬化性絶縁樹脂で形成されている。樹脂封止体17は、例えばトランスファモールド法により形成される。
<外部端子>
配線基板2の下面2yに形成された複数のバンプ・ランド9には、複数の外部端子4が形成されており、これらの外部端子4は、複数のバンプ・ランド9とそれぞれ電気的に、かつ機械的に接続されている。外部端子4としては、鉛を実質的に含まない鉛フリー半田組成の半田バンプ、例えばSn−3[wt%]Ag−0.5[wt%]Cu組成の半田バンプが用いられる。
<実装基板>
ここまでは、半導体装置1のパッケージ構造について詳細に説明した。次に、実装基板について詳細に説明する。
実装基板18の表面18xには前述したパッケージ構造の半導体装置1が搭載され、実装基板18の裏面18yにはパスコン25が搭載されている。
実装基板18は、これに限定されないが、配線基板2と同様に、多層構造から成り、本実施の形態1では、4つの配線層を有している。詳細に説明すると、実装基板18は、コア材と、このコア材の主面に形成された配線層(図1の実装基板18における上から2番目の配線層)と、この配線層を覆うように形成された絶縁層と、この絶縁層の表面に形成された配線層(図1の実装基板18における最上層の配線層)とを有している。ここで、最上層の配線層は、この配線層に形成された配線(他の配線パターン)と、この配線層に形成された配線の一部から成る複数のバンプ・ランド(電極パッド)19とを有している。そして、このバンプ・ランド19は、この最上層の配線層を覆うようにして形成された保護膜20から露出している。さらに、実装基板18は、このコア材の表面と反対側に位置する裏面に形成された配線層(図1の実装基板18における上から3番目の配線層)と、この配線層を覆うように形成された絶縁層と、この絶縁層の表面に形成された配線層(図1の実装基板18における最下層の配線層)とを有している。ここで、最下層の配線層は、この配線層に形成された配線(他の配線パターン)21と、この配線層に形成された配線の一部から成る複数のパスコン・ランド(電極パッド)22とを有している。そして、このパスコン・ランド22は、最下層の配線層を覆うようにして形成された保護膜23から露出している。また、実装基板18は、実装基板18の表面18xから裏面18y、あるいはコア材の表面から裏面に向かって形成された複数の貫通孔(ビア)24のそれぞれの内部(内壁)に導電性部材(配線)を有している。なお、実装基板18の各絶縁層は、例えばガラス繊維にエポキシ系またはポリイミド系の熱硬化性の樹脂を含浸させた高弾性樹脂基板で形成されている。実装基板18の各配線層は、例えば銅を主成分とする金属膜で形成されている。実装基板18の表面上の保護膜20は、主に実装基板18の最上層に形成された配線を保護する目的で形成され、実装基板18の裏面上の保護膜23は、主に実装基板18の最下層に形成された配線を保護する目的で形成されている。
前述したように、実装基板18の表面18xには、複数のバンプ・ランド19が配置されている。これらバンプ・ランド19は、実装基板18の表面に形成された複数の最上層配線のそれぞれの一部分で構成され、実装基板18の表面上の保護膜20にそれぞれのバンプ・ランド19に対応して形成された開口部により露出している。複数のバンプ・ランド19の直径は、例えば0.4mm、複数のバンプ・ランド19を覆う保護膜20に形成された開口部の直径は、例えば0.5mm、行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド19のピッチ(中心間距離)は、例えば0.8mmである。
また、前述したように、実装基板18の裏面18yには、複数の配線21および複数のパスコン・ランド22が配置されている。これら複数の配線21および複数のパスコン・ランド22は、実装基板18の裏面に形成された複数の最下層配線のそれぞれの一部分で構成され、実装基板18の裏面上の保護膜23にそれぞれの配線21およびパスコン・ランド22に対応して形成された開口部により露出している。
実装基板18に形成された複数の最上層配線と複数の最下層配線とは、コア材を貫通する複数の貫通孔24の内部に形成される導電性部材(配線)によってそれぞれ電気的に接続されている。貫通孔24の径は、例えば0.3mmである。
<パスコン>
実装基板18の裏面18yには、2つのパスコン・ランド22に電気的に接続されたパスコン25が搭載されている。一方のパスコン・ランド22は、半導体素子の内部回路に電源電位を供給するために半導体チップ3の主面上に形成された電極パッド6と電気的に接続され、他方のパスコン・ランド22は、半導体素子の内部回路に基準電位を供給するために半導体チップ3の主面上に形成された電極パッド6と電気的に接続されている。
例えば図1の点線で示した経路によって、半導体素子の内部回路に基準電位を供給するために半導体チップ3の主面上に形成された電極パッド6は、導電性部材16、配線基板2の上面2xに配置されたボンディングリード7(内部回路用基準電位リング13G)、配線基板2に形成された貫通孔11の内部に形成された導電性部材、配線基板2の下面2yに配置されたバンプ・ランド9、外部端子4、実装基板18の表面18xに配置されたバンプ・ランド19、および実装基板18に形成された貫通孔24の内部に形成された導電性部材を介して、実装基板18の裏面18yに配置されたパスコン・ランド22(パスコン25の一方の電極)に電気的に接続する。同様に、半導体素子の内部回路に電源電位を供給するために半導体チップ3の主面上に形成された電極パッド6は、導電性部材16、配線基板2の上面2xに配置されたボンディングリード7(内部回路用電源電位リング13V)、配線基板2に形成された貫通孔11の内部に形成された導電性部材、配線基板2の下面2yに配置されたバンプ・ランド9、外部端子4、実装基板18の表面18xに配置されたバンプ・ランド19、および実装基板18に形成された貫通孔24の内部に形成された導電性部材を介して、パスコン25のもう一方の実装基板18の裏面18yに配置されたパスコン・ランド22(パスコン25の他方の電極)に電気的に接続する。
次に、本実施の形態1による配線基板2の下面2yに形成されたバンプ・ランド9、実装基板18の表面18xに形成されたバンプ・ランド19および他の配線パターン、実装基板18の裏面18yに形成されたパスコン・ランド22および他の配線パターン、ならびに実装基板18の表面18xと裏面18yとの間に表面18xから裏面18yに向かって形成された貫通孔24の配置について詳細に説明する。
まず、本発明の実施の形態1による配線基板2の下面2yに形成されたバンプ・ランド9、実装基板18の表面18xに形成されたバンプ・ランド19、実装基板18の裏面18yに形成されたパスコン・ランド22、および実装基板18の表面18xと裏面18yとの間に形成された貫通孔24の配置の特徴およびその効果がより明確となると思われるため、これまで本発明者らによって検討されたこれらの配置について説明する。
図3は本発明者らが検討した半導体装置の裏面に形成された複数のバンプ・ランドの配置を示す平面図、図4は本発明者らが検討した実装基板の表面に形成されたバンプ・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図、図5は本発明者らが検討した実装基板の裏面に形成されたパスコン・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図である。
図3に示すように、配線基板2の下面2yに形成された複数のバンプ・ランド9G,9V,9IO,9IOG,9IOVは、中心部に位置するA領域、およびこのA領域から一定の距離を置いてA領域の周囲に位置するB領域にそれぞれ行列状に規則正しく配列している。この中心部に位置するA領域は、配線基板2の上面2xに搭載された半導体チップ3の直下に位置する。A領域およびB領域においてそれぞれ行方向または列方向に隣り合う複数のバンプ・ランド9G,9V,9IO,9IOG,9IOVのピッチは、例えば0.8mmである。図示は省略しているが、複数のバンプ・ランド9G,9V,9IO,9IOG,9IOVにはそれぞれ外部端子4が接続されている。
中央部に位置するA領域には、半導体素子の内部回路に電源電位を供給する経路である複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド(第1バンプ・ランド)9V、および半導体素子の内部回路に基準電位を供給する経路である複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド(第2バンプ・ランド)9Gが、半導体装置1の放熱性を改善するために、その全面に等間隔で配置され(フルグリッド)、内部回路用基準電位バンプ・ランド9Gを内側に、内部回路用電源電位バンプ・ランド9Vがその外側になるように配列されている。
A領域の周囲に位置するB領域には、半導体素子の入出力回路に信号を供給する経路である複数の入出力回路用信号バンプ・ランド(第3バンプ・ランド)9IO、半導体素子の入出力回路に電源電位を供給する経路である複数の入出力回路用電源電位バンプ・ランド(第4バンプ・ランド)9IOV、および半導体素子の入出力回路に基準電位を供給する経路である複数の入出力回路用基準電位バンプ・ランド(第5バンプ・ランド)9IOGが、その全面に配置されている。
図4には、実装基板18の表面18xにおいて、前記図3を用いて説明した配線基板2の下面2yのA領域に対向する位置に形成された内部回路用電源電位バンプ・ランド19V、内部回路用基準電位バンプ・ランド19G、内部回路用電源電位貫通孔24V、内部回路用基準電位貫通孔24G、複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vおよび内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vと内部回路用電源電位貫通孔24Vとを接続する配線26V、複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gと内部回路用基準電位貫通孔24Gとを接続する配線26Gを示している。また、図5には、実装基板18の裏面18yにおいて、前記図3を用いて説明した配線基板2の下面2yのA領域に対向する位置に形成された内部回路用電源電位パスコン・ランド22V、内部回路用基準電位パスコン・ランド22G、内部回路用電源電位貫通孔24V、内部回路用基準電位貫通孔24G、内部回路用電源電位パスコン・ランド22Vと内部回路用電源電位貫通孔24Vとを接続する配線27V、内部回路用基準電位パスコン・ランド22Gと内部回路用基準電位貫通孔24Gとを接続する配線27Gを示している。
内部回路用電源電位貫通孔24Vおよび内部回路用基準電位貫通孔24Gの内部には導電性部材が形成されており、実装基板18の表面18xには、この導電部材と電気的に接続する表面側ビア・ランドが形成され、実装基板18の裏面18yには、この導電部材と電気的に接続する裏面側ビア・ランドが形成されている。
図4および図5に示すように、実装基板18の表面18xに形成された複数のバンプ・ランド19G,19Vは行列状に規則正しく配列されている。複数のバンプ・ランド19G,19Vの直径は、例えば0.4mm、複数のバンプ・ランドを覆う保護膜に形成された開口部の直径は、例えば0.5mm、行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド19G,19Vのピッチは、前述した配線基板2の下面2yに形成される行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド9G,9Vのピッチと同じ、例えば0.8mmである。
電源の供給経路上のインピーダンス成分を低減するためには、複数のバンプ・ランド19G,19Vの間の狭い領域に貫通孔24G,24Vを配置し、この貫通孔24G,24Vの内部に形成された導電性部材と繋がるビア・ランドを形成することにより、実装基板18の表面18xのバンプ・ランド19G,19Vから裏面18yのパスコン・ランド22G,22Vまでの距離を短くすることが望ましい。
しかし、製造ルール上の制約からその領域に貫通孔24G,24Vおよびビア・ランドを形成することができない場合がある。例えば製造ルールに従うと、直径0.3mmの貫通孔24G,24Vを形成する場合、貫通孔24G,24Vとの合わせ余裕±0.15mmを考慮すると、貫通孔24G,24Vの内部に形成された導電性部材と繋がるビア・バンプの直径は0.6mmとする必要がある。しかし、前述の図24〜図27を用いて説明したように、行方向または列方向に0.8mmピッチで配置された隣り合う直径0.4mmのバンプ・ランド19G,19Vの場合、保護膜に形成された開口部から対角線方向に隣り合うバンプ・ランド19G,19Vが露出するため、0.53mmよりも大きい、または同じ直径を有するビア・ランドを形成することができない。そこで、このような場合は、複数のバンプ・ランド19G,19Vの外側領域に貫通孔24G,24Vを設けている。
しかし、複数のバンプ・ランド19G,19Vの外側領域に貫通孔24G,24Vを設けると、複数のバンプ・ランド19G,19Vの間の領域に貫通孔24G,24Vを設けた場合よりも、実装基板18の表面18xのバンプ・ランド19G,19Vから裏面18yのパスコン・ランド22G,22Vまでの距離が長くなる。そのため、電源の供給経路上のインピーダンス成分を所望する値まで低減することができない。
そこで、本発明者らは、前述した配線基板2の下面2yのA領域の全面に配置されたバンプ・ランド9G,9Vの一部を除去し、バンプ・ランド9G,9Vの一部が除去されて空いた領域に対向する実装基板18の領域に貫通孔24G,24Vを形成して、電源の供給経路上のインピーダンス成分の低減を図った。
本発明者らは、前述した配線基板2の下面2yのA領域に、内部回路用電源電位バンプ・ランド9Vと内部回路用基準電位バンプ・ランド9Gとを配置するにあたり、以下のことを考慮した。
1.A領域において、内部回路用電源電位バンプ・ランド9Vと内部回路用基準電位バンプ・ランド9Gの数が均等になるように配置する。
2.実装基板18の裏面18yに搭載されるパスコン25が配置しやすいように、内部回路用電源電位バンプ・ランド9Vと内部回路用基準電位バンプ・ランド9Gとを配置する。
3.実装基板18の表面18xにおいて、内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vと内部回路用電源電位貫通孔24Vとの距離、および内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gと内部回路用基準電位貫通孔24Gとの距離を短くする。また、実装基板18の裏面18yにおいて、パスコン25の一方の電極が接続される内部回路用電源電位パスコン・ランド22Vと内部回路用電源電位貫通孔24Vとの距離、およびパスコン25の他方の電極が接続される内部回路用基準電位パスコン・ランド22Gと内部回路用基準電位貫通孔24Gとの距離を短くする。
これらの項目に基づいて、前述した配線基板2の下面2yのA領域を、中心部に位置する第1領域と、この第1領域から所定の距離を空けて環状に位置する第2領域とに分けて、第1領域に主として内部回路用基準電位バンプ・ランド9Gを配置し、第2領域に主として内部回路用電源電位バンプ・ランド9Vを配置した。実際には、内部回路用基準電位バンプ・ランド9Gと内部回路用電源電位バンプ・ランド9Vとの数がほぼ等しくなるようにするため、第2領域には内部回路用基準電位バンプ・ランド9Gも配置している。
従って、実装基板18においては、配線基板2の下面2yの第1領域に対向する実装基板18の表面18xの第1領域に内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gを配置し、この第1領域の周囲に内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gと電気的に接続する内部回路用基準電位貫通孔24Gを配置する。また、配線基板2の下面2yの第2領域に対向する実装基板18の表面18xの第2領域に内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gを配置し、この第2領域の周囲に内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gとそれぞれ電気的に接続する内部回路用電源電位貫通孔24Vおよび内部回路用基準電位貫通孔24Gを配置する。
図6は本実施の形態1による半導体装置の裏面に形成された複数のバンプ・ランドの配置を示す平面図、図7は本実施の形態1による実装基板の表面に形成されたバンプ・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図、図8は本実施の形態1による実装基板の裏面に形成されたパスコン・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図である。
図6に示すように、配線基板2の下面2yに形成された複数のバンプ・ランド9G,9V,9IO,9IOG,9IOVは、下面2yの中心部を軸として環状に配置されており、中心部に位置する第1領域、この第1領域から一定の距離を置いて第1領域の周囲に位置する第2領域、およびこの第2領域から一定の距離を置いて第2領域の周囲に位置する第3領域にそれぞれ行列状に規則正しく等間隔に配列している。第1および第2領域は、配線基板2の上面2xに搭載された半導体チップ3の直下に位置する。第1領域、第2領域、および第3領域においてそれぞれ行方向または列方向に隣り合う複数のバンプ・ランド9G,9V,9IO,9IOG,9IOVのピッチは、例えば0.8mmである。図示は省略しているが、複数のバンプ・ランド9G,9V,9IO,9IOG,9IOVにはそれぞれ外部端子4が接続されている。第1および第2領域に配置された複数のバンプ・ランド9G,9Vにそれぞれ接続される外部端子4は、半導体チップ3の放熱を行うという効果がある。
中央部に位置する第1領域には、半導体素子の内部回路に基準電位を供給する経路である複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド(第2バンプ・ランド)9Gが配置され、第1領域の周囲に位置する第2領域には、半導体素子の内部回路に電源電位を供給する経路である複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド(第1バンプ・ランド)9V、および複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド9Gが配置されている。第1領域と第2領域との間にはバンプ・ランド9G,9Vは配置されておらず、バンプ・ランド9G,9Vが1つ抜けた距離L1が空いている。従って、第1領域と第2領域との間の距離は、バンプ・ランド9G,9Vのピッチよりも大きい。この位置に対向する実装基板18には、複数の内部回路用基準電位貫通孔24Gが形成される。なお、以下において詳細に説明するが、第1領域と第2領域との間の距離は、実装基板18に形成されるビア・ランドの直径よりも大きい。
第2領域の周囲に位置する第3領域には、半導体素子の入出力回路に信号を供給する経路である複数の入出力回路用信号バンプ・ランド(第3バンプ・ランド)9IO、半導体素子の入出力回路に電源電位を供給する経路である複数の入出力回路用電源電位バンプ・ランド(第4バンプ・ランド)9IOV、および半導体素子の入出力回路に基準電位を供給する経路である複数の入出力回路用基準電位バンプ・ランド(第5バンプ・ランド)9IOGが、その全面に配置されている。第2領域と第3領域との間にはバンプ・ランド9G,9V,9IO,9IOG,9IOVは配置されておらず、例えばバンプ・ランド9G,9V,9IO,9IOG,9IOVが4つ抜けた距離L2が空いている。従って、第2領域と第3領域との間の距離は、バンプ・ランド9G,9V,9IO,9IOG,9IOVのピッチよりも大きい。この位置に対向する実装基板18には、複数の内部回路用基準電位貫通孔24Gおよび複数の内部回路用電源電位貫通孔24Vが形成される。
図7には、実装基板18の表面18xにおいて、前記図6を用いて説明した配線基板2の下面2yの第1および第2領域に対向する位置に形成された内部回路用電源電位バンプ・ランド19V、内部回路用基準電位バンプ・ランド19G、内部回路用電源電位貫通孔24V、内部回路用基準電位貫通孔24G、複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vおよび内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vと内部回路用電源電位貫通孔24Vとを接続する配線26V、複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gと内部回路用基準電位貫通孔24Gとを接続する配線26Gを示している。また、図8には、実装基板18の裏面18yにおいて、前記図6を用いて説明した配線基板2の下面2yの第1および第2領域に対向する位置に形成された内部回路用電源電位パスコン・ランド22V、内部回路用基準電位パスコン・ランド22G、内部回路用電源電位貫通孔24V、内部回路用基準電位貫通孔24G、内部回路用電源電位パスコン・ランド22Vと内部回路用電源電位貫通孔24Vとを接続する配線27V、内部回路用基準電位パスコン・ランド22Gと内部回路用基準電位貫通孔24Gとを接続する配線27Gを示している。
内部回路用電源電位貫通孔24Vおよび内部回路用基準電位貫通孔24Gの内部には導電性部材が形成されており、実装基板18の表面18xには、この導電部材と電気的に接続する表面側ビア・ランドが形成され、実装基板18の裏面18yには、この導電部材と電気的に接続する裏面側ビア・ランドが形成されている。
図7に示すように、実装基板18の表面18xの第1および第2領域に形成された複数のバンプ・ランド19G,19Vは、配線基板2の下面2yの第1および第2領域に配置された複数のバンプ・ランド9G,9Vと対向する位置に規則正しく配列されている。すなわち、配線基板2の下面2yの第1領域に対向する実装基板18の表面18xの第1領域には、複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gが形成され、配線基板2の下面2yの第2領域に対向する実装基板18の表面18xの第2領域には、内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gが形成され、配線基板2の下面2yの第1領域と第2領域との間に対向する位置には、バンプ・ランド19G,19Vは形成されていない。
従って、実装基板18の表面18xの第1領域に形成された行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド19Gのピッチは、配線基板2の下面2yの第1領域に形成された行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド9Gのピッチと同じであり、同様に、実装基板18の表面18xの第2領域に形成された行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド19G,19Vのピッチは、配線基板2の下面2yの第2領域に形成された行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド9G,9Vのピッチと同じであり、これらピッチは、例えば0.8mmである。
さらに、バンプ・ランド19G,19Vが形成されていない実装基板18の表面18xの第1領域と第2領域との間には、例えば直径0.3mmの貫通孔24Gが形成されており、実装基板18の第2領域の外側には、例えば直径0.3mmの貫通孔24G,24Vが形成されている。
実装基板18の表面18xの第1領域に形成されたバンプ・ランド19Gと、第2領域に形成されたバンプ・ランド19G,19Vとの間の最も近い距離L1は、隣り合うバンプ・ランド19G,19Vのピッチ(中心間距離)の2倍から、バンプ・ランド19G,19Vの直径を引いた値である。例えば配線基板2の下面2yに形成された行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド9G,9Vのピッチが0.8mm、バンプ・ランド9G,9Vの直径が0.4mmの場合、上記距離L1は1.2mmとなる。従って、実装基板18の表面18xの第1領域と第2領域との間に直径0.3mmの貫通孔24G,24Vおよび直径0.6mmのビア・ランドを容易に配置することができる。
図8に示すように、実装基板18の裏面18yには、内部回路用基準電位貫通孔24Gと配線27Gを介して電気的に接続された内部回路用基準電位パスコン・ランド22G、および内部回路用電源電位貫通孔24Vと配線27Vを介して電気的に接続された内部回路用電源電位パスコン・ランド22Vが配置されている。図示は省略するが、内部回路用基準電位パスコン・ランド22Gにパスコンの一方の電極が接続され、内部回路用電源電位パスコン・ランド22Vにパスコンの他方の電極が接続される。
このように、半導体チップ3の直下に位置する配線基板2の下面2yの全面にバンプ・ランド9G,9Vを配置するのではなく、バンプ・ランド9G,9Vの一部を除去し、中心部に位置する第1領域と、この第1領域から一定の距離を置いて第1領域の周囲に位置する第2領域とを設け、第1領域と第2領域との間のバンプ・ランド9G,9Vが除去されて空いた領域を設ける。そして、この空いた領域に対向する実装基板18の領域に貫通孔24G,24Vを形成する。これにより、半導体装置1の小型化によって実装基板18の表面18xに配置されるバンプ・ランド19G,19Vのピッチが短くなっても、半導体チップ3の直下に貫通孔24G,24Vを配置することができて、実装基板18の表面18xのバンプ・ランド19G,19Vから裏面18yのパスコン・ランド22G,22Vまでの距離を短くすることができるので、電源の供給経路上のインピーダンス成分の低減を図ることができる。
また、図6に示すように、第2領域に、複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド9Vだけでなく、内部回路用基準電位バンプ・ランド9Gも配置しておくことによって、図8に示すように、実装基板18の上下辺の近傍にも、対を成すように貫通孔24V,24Gを形成することができるため、配置可能なパスコンの数を増やすことができる。なお、本実施の形態1では、実装基板18の表面18xの第1領域に複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gを配置し、第2領域に複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gを配置したが、実装基板18の表面18xの第1領域に複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vを配置し、第2領域に複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gおよび内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vを配置してもよい。
また、本実施の形態1では、実装基板18の表面18xの第2領域に複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド19Gの両者を配置したが、パスコン25の数または配置等によっては、この第2領域に複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド19Vのみを配置する場合もある。
ところで、本実施の形態1による配線基板2では、本発明者らが検討した配線基板2よりも、配線基板2の下面2yに配置される内部回路用基準電位バンプ・ランド9Gおよび内部回路用電源電位バンプ・ランド9Vの数が少なくなる。そのため、バンプ・ランド9G,9Vに接続する外部端子4の数が減少することにより、放熱性の効果が悪化することが懸念された。しかし、本発明者らによる検討の結果、外部端子4の数が減ることによる放熱性への影響は軽微であることが分かった。
図9に、熱シミュレーションにより得られた半導体装置の放熱性の指標であるθjaと配線基板の裏面の外部端子(サーマルボール)の配置との関係を説明するグラフ図を示す。半導体装置の放熱性の検討は、外部端子の数および配置、ならびに実装基板に形成される貫通孔の数および配置の異なる3つの構成に対して熱シミュレーションを行った。図中に示す構成(1)は49個の外部端子とその外周に28個の貫通孔を有し、構成(2)は構成(1)から中心部の9個の外部端子を削除した40個の外部端子とその外周に28個の貫通孔を有し、構成(3)は構成(1)から中心部の9個の外部端子を削除した40個の外部端子とその外周に28個およびその内周に8個の貫通孔を有している。
図9に示すように、外部端子の一部を削除しても熱抵抗はほとんど変わっておらず、外部端子の数が減ることによる放熱性への影響は軽微である。さらに、外部端子を削除した箇所に貫通孔を形成することにより、放熱性は向上する傾向にあることが分かる。
次に、本実施の形態1による半導体装置の実装工程の一例を図10〜図15を用いて工程順に説明する。図10は半導体装置の組み立て手順を説明する工程図、図11〜図15は製造過程における半導体装置の要部断面図である。
まず、図11に示すように、配線基板2を用意し、配線基板2の上面2xのチップ搭載領域の最上層配線上に接着剤5を塗布する。接着剤5には、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂が用いられる。続いて、接着剤5を介してチップ搭載領域の最上層配線上に半導体チップ3を搭載し、その後、熱処理を施して接着剤5を硬化させて、チップ搭載領域に半導体チップ3を接着固定する(図10のダイボンディング工程)。
次に、図12に示すように、半導体チップ3の主面に露出した複数の電極パッド6と、配線基板2の上面2xの開口部から露出した複数のボンディングリード7とを導電性部材(ボンディングワイヤ)16、例えばAu線を用いてそれぞれ接続する(図10のワイヤボンディング工程)。
次に、図13に示すように、半導体チップ3を搭載した配線基板2の上面2xのみを樹脂封止体17によって封止する(図10のモールド工程)。封止には、例えば成型金型を備えるモールド装置を用いる。まず、モールド装置の下金型に、半導体チップ3が半田接続された配線基板2を設置する。続いて、上金型を下げて配線基板2を固定した後、樹脂タブレットをプレヒータで加熱し、樹脂粘度を下げてから液状化した樹脂を成型金型内へ圧送する。樹脂は、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂が用いられる。続いて、成型金型内に充填された封止用樹脂を重合反応により硬化させた後、上金型と下金型とを開けて、樹脂で覆われた配線基板を取り出す。その後、不要な封止用の樹脂を除去し、さらに、ベーク処理を行って重合反応を完成させることにより、半導体チップ3が樹脂封止体17により封止される。
次に、図14に示すように、配線基板2の下面2yの開口部から露出した複数のバンプ・ランド9にそれぞれ外部端子(半田ボール)4を接続する(図10のボールド工程(外部端子付け工程))。外部端子4は、例えばボール状の半田剤をボール供給法で供給した後、熱処理を施すことによって形成される。
次に、図15に示すように、配線基板2をダイシングラインに沿ってダイシングして、半導体装置1を個々に分割する(図10の個片切断工程)。以上の工程により、半導体装置1が略完成する。その後、半導体装置1が実装基板18の表面18xの所定の領域に搭載される。
このように、本実施の形態1によれば、半導体装置1の小型化によって実装基板18の表面18xに配置される隣接するバンプ・ランド19G,19Vのピッチが短くなっても、半導体チップ3の直下に貫通孔24G,24Vを配置して、実装基板18の表面18xのバンプ・ランド19G,19Vから裏面18yのパスコン・ランド22G,22Vまでの距離を短くすることができるので、電源の供給経路上のインピーダンス成分の低減を図ることができる。その結果、半導体装置が外部端子を介して実装基板の上面に搭載された電子装置において、電子装置の小型化と、半導体装置へ供給される電圧の安定化による電子装置の電気特性の向上とを実現することができる。
(実施の形態2)
前述した実施の形態1では、本願発明をフェイスアップボンディング構造のBGA型半導体装置を搭載する電子装置に適用した実施の形態について説明したが、本実施の形態2では、本願発明をフェイスダウンボンディング構造(フリップチップタイプ)のBGA型半導体装置を搭載する電子装置に適用した実施の形態について説明する。
本実施の形態2による実装基板の表面に半導体装置が搭載され、裏面にパスコンが搭載された電子装置について図16および図17を用いて説明する。図16は本実施の形態2による電子装置の要部断面図、図17は半導体チップの主面に形成された導電性部材(バンプ電極)の配置の一例を示す平面図である。
図16に示すように、本実施の形態2による電子装置EM2を構成する半導体チップ3、配線基板2、外部端子4、実装基板18、およびパスコン25のそれぞれの構造に関しては、前述した実施の形態1とほぼ同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施の形態2による半導体装置31では、半導体チップ3の主面は、配線基板2の上面2xと対向している。半導体チップ3の主面には、半導体素子と電気的に接続された複数の電極パッド33が配置されている。これら電極パッド33は、半導体チップ3の多層配線層のうちの最上層の配線からなり、半導体チップ3の表面保護膜にそれぞれの電極パッド33に対応して形成された開口部により露出している。
さらに、半導体チップ3の主面に形成され、開口部から露出した電極パッド33の表面には、導電性部材(本実施の形態2では、バンプ電極)32が接続されており、この導電性部材32を介して、半導体チップ3の主面に形成された電極パッド33と、配線基板2の上面2xに形成されたボンディングリード(電極パッド)7とが接続されている。なお、本実施の形態2では使用する導電性部材32は、前述した実施の形態1と同様に、金(Au)から成る。さらに、半導体チップ3の主面を保護するために、樹脂封止体(封止体)17が形成されている。本実施の形態2では、この樹脂封止体17が、半導体チップ3の主面と配線基板2の上面2xとの間に形成されている。また、この樹脂封止体(封止体)17により、導電性部材32と配線基板2のボンディングリード7との接合強度が、向上される。
図17に示すように、複数の導電性部材32が接続される電極パッド33が、半導体チップ3の主面の全面に行列状に規則正しく同一ピッチで配置されている。
半導体チップ3の中央部には、半導体素子の内部回路に電源電位を供給する経路である複数の内部回路用電源電位電極パッド33V、および半導体素子の内部回路に基準電位を供給する経路である複数の内部回路用基準電位電極パッド33Gが規則的に配置されている。その外周には、半導体素子の入出力回路に電源電位を供給する経路である複数の入出力回路用電源電位電極パッド33IOV、半導体素子の入出力回路に基準電位を供給する経路である複数の入出力回路用基準電位電極パッド33IOG、半導体装置の入出力回路に信号を供給する経路である複数の入出力回路用信号電極パッド33IOが配置されている。
次に、本実施の形態2による配線基板2の下面2yに形成されたバンプ・ランド34、実装基板18の表面18xに形成されたバンプ・ランド35および他の配線パターン、実装基板18の裏面18yに形成されたパスコン・ランド36および他の配線パターン、ならびに実装基板18の表面18xと裏面18yとの間に表面18xから裏面18yに向かって形成された貫通孔37の配置について詳細に説明する。
まず、本発明の実施の形態2による配線基板2の下面2yに形成されたバンプ・ランド34、実装基板18の表面18xに形成されたバンプ・ランド35、実装基板18の裏面18yに形成されたパスコン・ランド36、および実装基板18の表面18xと裏面18yとの間に形成された貫通孔37の配置の特徴およびその効果がより明確となると思われるため、これまで本発明者らによって検討されたこれらの配置について説明する。
図18は本発明者らが検討した半導体装置の裏面に形成された複数のバンプ・ランドの配置を示す平面図、図19は本発明者らが検討した実装基板の表面に形成されたバンプ・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図、図20は本発明者らが検討した実装基板の裏面に形成されたパスコン・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図である。
図18に示すように、配線基板2の下面2yに形成された複数のバンプ・ランド34G、34V,34IO,34IOG,34IOVは、中心部に位置するA領域、およびこのA領域から一定の距離を置いてA領域の周囲に位置するB領域にそれぞれ行列状に規則正しく配列している。この中心部に位置するA領域は、配線基板2の上面2xに搭載された半導体チップ3の直下に位置する。A領域およびB領域においてそれぞれ行方向または列方向に隣り合う複数のバンプ・ランド34G、34V,34IO,34IOG,34IOVのピッチは、例えば0.8mmである。図示は省略しているが、複数のバンプ・ランド34G、34V,34IO,34IOG,34IOVにはそれぞれ外部端子4が接続されている。
中央部に位置するA領域には、半導体素子の内部回路に電源電位を供給する経路である複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド(第1バンプ・ランド)34V、および半導体素子の内部回路に基準電位を供給する経路である複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド(第2バンプ・ランド)34Gが、半導体装置1の放熱性を確保するために、その全面に等間隔で、互いに交互に配置されている(フルグリッド)。
A領域の周囲に位置するB領域には、半導体素子の入出力回路に信号を供給する経路である複数の入出力回路用信号バンプ・ランド(第3バンプ・ランド)34IO、半導体素子の入出力回路に電源電位を供給する経路である複数の入出力回路用電源電位バンプ・ランド(第4バンプ・ランド)34IOV、および半導体素子の入出力回路に基準電位を供給する経路である複数の入出力回路用基準電位バンプ・ランド(第5バンプ・ランド)34IOGが、その全面に配置されている。
図19には、実装基板18の表面18xにおいて、前記図18を用いて説明した配線基板2の下面2yのA領域に対向する位置に形成された内部回路用電源電位バンプ・ランド35V、内部回路用基準電位バンプ・ランド35G、内部回路用電源電位貫通孔37V、内部回路用基準電位貫通孔37G、複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド35Vおよび内部回路用電源電位バンプ・ランド35Vと内部回路用電源電位貫通孔37Vとを接続する配線38V、複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド35Gおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド35Gと内部回路用基準電位貫通孔37Gとを接続する配線38Gを示している。また、図20には、実装基板18の裏面18yにおいて、前記図18を用いて説明した配線基板2の下面2yのA領域に対向する位置に形成された内部回路用電源電位パスコン・ランド36V、内部回路用基準電位パスコン・ランド36G、内部回路用電源電位貫通孔37V、内部回路用基準電位貫通孔37G、内部回路用電源電位パスコン・ランド36Vと内部回路用電源電位貫通孔37Vとを接続する配線39V、内部回路用基準電位パスコン・ランド36Gと内部回路用基準電位貫通孔37Gとを接続する配線39Gを示している。
内部回路用電源電位貫通孔37Vおよび内部回路用基準電位貫通孔37Gの内部には導電性部材が形成されており、実装基板18の表面18xには、この導電部材と電気的に接続する表面側ビア・ランドが形成され、実装基板18の裏面18yには、この導電部材と電気的に接続する裏面側ビア・ランドが形成されている。
図19および図20に示すように、実装基板18の表面18xに形成された複数のバンプ・ランド35G,35Vは行列状に規則正しく配列されている。行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド35G,35Vのピッチは、前述した配線基板2の下面2yに形成される行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド34G,34Vのピッチと同じ、例えば0.8mmである。
電源の供給経路上のインピーダンス成分を低減するためには、複数のバンプ・ランド35G,35Vの間の狭い領域に貫通孔37G,37Vを配置し、この貫通孔37G,37Vの内部に形成された導電性部材と繋がるビア・ランドを形成することにより、実装基板18の表面18xのバンプ・ランド35G,35Vから裏面18yのパスコン・ランド36G,36Vまでの距離を短くすることが望ましい。
しかし、製造ルール上の制約からその領域に貫通孔37G,37Vおよびビア・ランドを形成することができない場合がある。例えば製造ルールに従うと、直径0.3mmの貫通孔37G,37Vを形成する場合、貫通孔37G,37Vとの合わせ余裕±0.15mmを考慮すると、貫通孔37G,37Vの内部に形成された導電性部材と繋がるビア・バンプの直径は0.6mmとする必要がある。しかし、前述の図24〜図27で説明したように、行方向または列方向に0.8mmピッチで配置された隣り合う直径0.4mmのバンプ・ランド35G,35Vの場合、保護膜に形成された開口部から対角線方向に隣り合うバンプ・ランド35G,35Vが露出するため、0.53mmよりも大きい、または同じ直径を有するビア・ランドを形成することができない。そこで、このような場合は、複数のバンプ・ランド35G,35Vの外側領域に貫通孔37G,37Vを設けている。
しかし、複数のバンプ・ランド35G,35Vの外側領域に貫通孔37G,37Vを設けると、複数のバンプ・ランド35G,35Vの間の領域に貫通孔37G,37Vを設けた場合よりも、実装基板18の表面18xのバンプ・ランド35G,35Vから裏面18yのパスコン・ランド36G,36Vまでの距離が長くなる。そのため、電源の供給経路上のインピーダンス成分を所望する値まで低減することができない。
そこで、本発明者らは、前述した配線基板2の下面2yのA領域の全面に配置されたバンプ・ランド35G,35Vの一部を除去し、バンプ・ランド35G,35Vの一部が除去されて空いた領域に対向する実装基板18の領域に貫通孔37G,37Vを形成して、電源の供給経路上のインピーダンス成分の低減を図った。
本発明者らは、配線基板2の下面2yのA領域を、中心部に位置する領域を有する十字状の第1領域と、この第1領域から所定の距離を空けてA領域の4つの角部、すなわち、配線基板2の下面2yの中心部と配線基板2の下面2yの角部との間に位置する第2領域とに分けて、第1領域に内部回路用電源電位バンプ・ランド34Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド34Gを交互に配置し、第2領域に内部回路用電源電位バンプ・ランド34Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド34Gを交互に配置した。
従って、実装基板18においては、配線基板2の下面2yの第1領域に対向する実装基板18の表面18xの十字状の第1領域に内部回路用電源電位バンプ・ランド35Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド35Gを配置し、この十字状の第1領域の周囲に内部回路用電源電位バンプ・ランド35Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド35Gとそれぞれ電気的に接続する内部回路用電源電位貫通孔37Vおよび内部回路用基準電位貫通孔37Gを配置する。また、配線基板2の下面2yの第2領域に対向する実装基板18の表面18xの第2領域(半導体装置1の中心部と平面的に重なる実装基板18の表面18xの第1位置と半導体装置1の角部と平面的に重なる実装基板18の表面18xの第2位置との間の領域)に内部回路用電源電位バンプ・ランド35Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド35Gを配置し、第1および第2領域の周囲に内部回路用電源電位バンプ・ランド35Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド35Gとそれぞれ電気的に接続する内部回路用電源電位貫通孔37Vおよび内部回路用基準電位貫通孔37Gを配置する。
図21は本実施の形態2による半導体装置の裏面に形成された複数のバンプ・ランドの配置を示す平面図、図22は本実施の形態2による実装基板の表面に形成されたバンプ・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図、図23は本実施の形態2による実装基板の裏面に形成されたパスコン・ランド、貫通孔、および他の配線パターンの配置の一部を示す平面図である。
図21に示すように、配線基板2の下面2yに形成された複数のバンプ・ランド34G,34V,34IO,34IOG,34IOVは、下面2yの中心部に位置する十字状の第1領域、この第1領域から一定の距離を置いて第1領域の周囲の4つの角部に位置する第2領域、およびこの第2領域から一定の距離を置いて第2領域の周囲に位置する第3領域にそれぞれ行列状に規則正しく等間隔に配列している。第1および第2領域は、配線基板2の上面2xに搭載された半導体チップ3の直下に位置する。第1領域、第2領域、および第3領域においてそれぞれ行方向または列方向に隣り合う複数のバンプ・ランド34G,34V,34IO,34IOG,34IOVのピッチは、例えば0.8mmである。図示は省略しているが、複数のバンプ・ランド34G,34V,34IO,34IOG,34IOVにはそれぞれ外部端子4が接続されている。第1および第2領域に配置された複数のバンプ・ランド34G,34Vにそれぞれ接続される外部端子4は、半導体チップ3の放熱を行うという効果がある。
中央部に位置する第1領域には、半導体素子の内部回路に電源電位を供給する経路である複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド(第1バンプ・ランド)34Vと、半導体素子の内部回路に電源電位の基準となる基準電位を供給する経路である複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド(第2バンプ・ランド)34Gとが交互に配置され、第1領域の周囲に位置する第2領域には、複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド34Vと、複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド34Gとが交互に配置されている。第1領域と第2領域との間にはバンプ・ランド34G,34Vは配置されておらず、バンプ・ランド34G,34Vが1つ抜けた距離L1が空いている。従って、第1領域と第2領域との間の距離は、バンプ・ランド34G,34Vのピッチよりも大きい。この位置に対向する実装基板18には、複数の内部回路用電源電位貫通孔37Vおよび複数の内部回路用基準電位貫通孔37Gが形成される。
第2領域の周囲に位置する第3領域には、半導体素子の入出力回路に信号を供給する経路である複数の入出力回路用信号バンプ・ランド(第3バンプ・ランド)34IO、半導体素子の入出力回路に電源電位を供給する経路である複数の入出力回路用電源電位バンプ・ランド(第4バンプ・ランド)34IOV、および半導体素子の入出力回路に基準電位を供給する経路である複数の入出力回路用基準電位バンプ・ランド(第5バンプ・ランド)34IOGが、その全面に配置されている。第2領域と第3領域との間にはバンプ・ランド34G,34V,34IO,34IOG,34IOVは配置されておらず、例えばバンプ・ランド34G,34V,34IO,34IOG,34IOVが4つ抜けた距離L2が空いている。従って、第2領域と第3領域との間の距離は、バンプ・ランド34G,34V,34IO,34IOG,34IOVのピッチよりも大きい。この位置に対向する実装基板18には、複数の内部回路用基準電位貫通孔37Gおよび複数の内部回路用電源電位貫通孔37Vが形成される。
図22には、実装基板18の表面18xにおいて、前記図21を用いて説明した配線基板2の下面2yの第1および第2領域に対向する位置に形成された内部回路用電源電位バンプ・ランド35V、内部回路用基準電位バンプ・ランド35G、内部回路用電源電位貫通孔37V、内部回路用基準電位貫通孔37G、内部回路用電源電位バンプ・ランド35Vと内部回路用電源電位貫通孔37Vとを接続する配線38V、内部回路用基準電位バンプ・ランド35Gと内部回路用基準電位貫通孔37Gとを接続する配線38Gを示している。また、図23には、実装基板18の裏面18yにおいて、前記図21を用いて説明した配線基板2の下面2yの第1および第2領域に対向する位置に形成された内部回路用電源電位パスコン・ランド36V、内部回路用基準電位パスコン・ランド36G、内部回路用電源電位貫通孔37V、内部回路用基準電位貫通孔37G、内部回路用電源電位パスコン・ランド36Vと内部回路用電源電位貫通孔37Vとを接続する配線39V、内部回路用基準電位パスコン・ランド36Gと内部回路用基準電位貫通孔37Gとを接続する配線39Gを示している。
内部回路用電源電位貫通孔37Vおよび内部回路用基準電位貫通孔37Gの内部には導電性部材が形成されており、実装基板18の表面18xには、この導電部材と電気的に接続する表面側ビア・ランドが形成され、実装基板18の裏面18yには、この導電部材と電気的に接続する裏面側ビア・ランドが形成されている。
図22に示すように、実装基板18の表面18xの第1および第2領域に形成された複数のバンプ・ランド35G,35Vは、配線基板2の下面2yの第1および第2領域に配置された複数のバンプ・ランド34G,34Vと対向する位置に規則正しく配列されている。すなわち、配線基板2の下面2yの第1領域に対向する実装基板18の表面18xの第1領域には、複数の内部回路用電源電位バンプ・ランド35Vおよび複数の内部回路用基準電位バンプ・ランド35Gが形成され、配線基板2の下面2yの第2領域に対向する実装基板18の表面18xの第2領域には、内部回路用電源電位バンプ・ランド35Vおよび内部回路用基準電位バンプ・ランド35Gが形成され、配線基板2の下面2yの第1領域と第2領域との間に対向する位置には、バンプ・ランド35G,35Vは形成されていない。
従って、実装基板18の表面18xの第1領域に形成された行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド35G,35Vのピッチは、配線基板2の下面2yの第1領域に形成された行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド34G,34Vのピッチと同じであり、同様に、実装基板18の表面18xの第2領域に形成された行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド35G,35Vのピッチは、配線基板2の下面2yの第2領域に形成された行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド34G,34Vのピッチと同じであり、これらピッチは、例えば0.8mmである。
さらに、バンプ・ランド35G,35Vが形成されていない実装基板18の表面18xの第1領域と第2領域との間には、例えば直径0.3mmの貫通孔37G,37Vが形成されており、実装基板18の第2領域の外側には、例えば直径0.3mmの貫通孔37G,37Vが形成されている。
実装基板18の表面18xの第1領域に形成されたバンプ・ランド35G,35Vと、第2領域に形成されたバンプ・ランド35G,35Vとの間の最も近い距離はL1(=2×隣り合うバンプ・ランド35G,35Vのピッチ(中心間距離)−バンプ・ランド35G,35Vの直径)である。例えば配線基板2の下面2yに形成された行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド34G,34Vのピッチが0.8mm、バンプ・ランド34G,34Vの直径が0.4mmの場合、上記距離L1は1.2mmとなる。従って、実装基板18の表面18xの第1領域と第2領域との間に直径0.3mmの貫通孔37G,37Vおよび直径0.6mmのビア・ランドを容易に配置することができる。
図23に示すように、実装基板18の裏面18yには、内部回路用基準電位貫通孔37Gと配線39Gを介して電気的に接続された内部回路用基準電位パスコン・ランド36G、および内部回路用電源電位貫通孔37Vと配線39Vを介して電気的に接続された内部回路用電源電位パスコン・ランド36Vが配置されている。図示は省略するが、内部回路用基準電位パスコン・ランド36Gにパスコンの一方の電極が接続され、内部回路用電源電位パスコン・ランド36Vにパスコンの他方の電極が接続される。
このように、本実施の形態2(フェイスダウンボンディング構造のBGA型半導体装置)においても、前述した実施の形態1(フェイスアップボンディング構造のBGA型半導体装置)と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
本発明は、複数のアレイ状のバンプ・ランドを裏面に有する半導体装置を実装基板に搭載した電子装置に適用することができる。
1 半導体装置
2 配線基板
2x 上面(主面、表面)
2y 下面(裏面、実装面)
3 半導体チップ
4 外部端子(バンプ電極、半田ボール)
5 接着剤(ダイボンド材)
6 電極パッド
7 ボンディングリード(電極パッド)
8 保護膜
9 バンプ・ランド(電極パッド)
9G 内部回路用基準電位バンプ・ランド(第2バンプ・ランド)
9V 内部回路用電源電位バンプ・ランド(第1バンプ・ランド)
9IO 入出力回路用信号バンプ・ランド(第3バンプ・ランド)
9IOG 入出力回路用基準電位バンプ・ランド(第5バンプ・ランド)
9IOV 入出力回路用電源電位バンプ・ランド(第4バンプ・ランド)
10 保護膜
11 貫通孔(ビア)
13G 内部回路用基準電位リング
13V 内部回路用電源電位リング
13IOV 入出力回路用電源電位リング
16 導電性部材(ワイヤ)
17 樹脂封止体(封止体)
18 実装基板(マザー・ボード)
18x 表面(上面)
18y 裏面(下面)
19 バンプ・ランド(電極パッド)
19G 内部回路用基準電位バンプ・ランド
19V 内部回路用電源電位バンプ・ランド
20 保護膜
21 配線(他の配線パターン)
22 パスコン・ランド(電極パッド)
22G 内部回路用基準電位パスコン・ランド
22V 内部回路用電源電位パスコン・ランド
23 保護膜
24 貫通孔(ビア)
24G 内部回路用基準電位貫通孔
24V 内部回路用電源電位貫通孔
25 バイパス・コンデンサ(パスコン)
26G,26V 配線
27G,27V 配線
31 半導体装置
32 導電性部材(バンプ電極)
33 電極パッド
33G 内部回路用基準電位電極パッド
33V 内部回路用電源電位電極パッド
33IO 入出力回路用信号電極パッド
33IOG 入出力回路用基準電位電極パッド
33IOV 入出力回路用電源電位電極パッド
34 バンプ・ランド
34G 内部回路用基準電位バンプ・ランド(第2バンプ・ランド)
34V 内部回路用電源電位バンプ・ランド(第1バンプ・ランド)
34IO 入出力回路用信号バンプ・ランド(第3バンプ・ランド)
34IOG 入出力回路用基準電位バンプ・ランド(第5バンプ・ランド)
34IOV 入出力回路用電源電位バンプ・ランド(第4バンプ・ランド)
35 バンプ・ランド(電極パッド)
35G 内部回路用基準電位バンプ・ランド
35V 内部回路用電源電位バンプ・ランド
36 パスコン・ランド
36G 内部回路用基準電位パスコン・ランド
36V 内部回路用電源電位パスコン・ランド
37 貫通孔
37G 内部回路用基準電位貫通孔
37V 内部回路用電源電位貫通孔
38G,38V 配線
39G,39V 配線
50 配線基板
51 バンプ・ランド
52 実装基板
53 バンプ・ランド
53a 基準バンプ・ランド
53b 被測定バンプ・ランド
54 ビア・ランド(表面側ビア・ランド)
55 貫通孔
56 導電性部材
57 ビア・ランド(裏面側ビア・ランド)
58 保護膜
59 開口部
59a 第1開口部
59b 第2開口部
EM1,EM2 電子装置

Claims (19)

  1. 表面、前記表面に行列状に形成された複数のバンプ・ランド、前記表面とは反対側の裏面、前記表面と前記裏面との間に形成された複数の貫通孔、前記複数の貫通孔のそれぞれの内部に形成された複数の第1導電性部材、ならびに前記表面および前記裏面のそれぞれに形成され、前記複数の第1導電性部材と電気的に接続され、前記複数のバンプ・ランドのうちの行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド間の距離よりも直径が大きい複数のビア・ランドを有する実装基板に搭載される半導体装置であって、
    前記半導体装置は、
    上面、前記上面に形成された複数のボンディングリード、前記上面とは反対側の下面、および前記複数のボンディングリードとそれぞれ電気的に接続され、前記下面に形成された複数のバンプ・ランドを有する配線基板と、
    主面、前記主面に形成された半導体素子、前記半導体素子と電気的に接続され、前記主面に形成された複数の電極パッド、前記主面とは反対側の裏面を有し、前記配線基板の前記上面に搭載された半導体チップと、
    前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記配線基板の前記複数のボンディングリードとをそれぞれ電気的に接続する複数の第2導電性部材と、
    前記半導体チップを封止する封止体と、
    前記配線基板の前記下面に形成された前記複数のバンプ・ランドのそれぞれに形成された複数の外部端子と、
    を含み、
    前記配線基板の前記下面に形成された前記複数のバンプ・ランドは、前記半導体素子に第1電位を供給する経路である複数の第1バンプ・ランドと、前記半導体素子に第2電位を供給する経路である複数の第2バンプ・ランドと、前記半導体素子に第3電位を供給する経路である複数の第3バンプ・ランドと、を有し、
    前記複数の第1バンプ・ランドおよび前記複数の第2バンプ・ランドのうちの一方は、前記配線基板の前記下面において、中央部に位置する第1領域に配置され、
    前記複数の第1バンプ・ランドおよび前記複数の第2バンプ・ランドのうちの他方は、前記配線基板の前記下面において、前記第1領域から所定の距離を空けて前記第1領域の周囲に位置する第2領域に配置され、
    前記複数の第3バンプ・ランドは、前記配線基板の前記下面において、前記第2領域から所定の領域を空けて前記第2領域の周囲に位置する第3領域に配置され、
    前記第1領域と前記第2領域との間の距離は、前記配線基板に形成された前記第1および第2バンプ・ランドのピッチよりも大きく、
    前記第2領域と前記第3領域との間の距離は、前記配線基板に形成された前記第1および第2バンプ・ランドのピッチよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記複数の第1バンプ・ランドは、前記半導体素子に電源電位を供給する経路であり、
    前記複数の第2バンプ・ランドは、前記半導体素子に電源電位の基準となる基準電位を供給する経路であることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項2記載の半導体装置において、
    前記第1領域には、前記複数の第1バンプ・ランドが配置され、
    前記第2領域には、前記複数の第1バンプ・ランドおよび前記複数の第2バンプ・ランドのそれぞれが配置されていることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項3記載の半導体装置において、
    前記半導体チップは、前記半導体チップの前記裏面が前記配線基板の前記上面と対向するように、前記配線基板の前記上面に搭載されており、
    前記複数の第2導電性部材は、ワイヤであることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項4記載の半導体装置において、
    前記実装基板の前記表面に形成された前記複数のバンプ・ランドは、基準バンプ・ランドと、行列状に配置された前記複数のバンプ・ランドのうちの対角線方向に沿って前記基準バンプ・ランドの隣に配置された被測定バンプ・ランドとを有し、
    前記実装基板の前記表面に形成された前記複数のビア・ランドのそれぞれの直径は、前記基準バンプ・ランドを開口する第1開口部と、前記被測定バンプ・ランドを開口する第2開口部との距離よりも大きい、あるいは同じであることを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項5記載の半導体装置において、
    前記実装基板の前記裏面には、前記実装基板の前記裏面に形成された前記複数のビア・ランドと配線を介してそれぞれ電気的に接続された複数のパスコン・ランドが形成されており、
    前記実装基板の前記裏面には、バイパス・コンデンサが搭載されており、
    前記バイパス・コンデンサは、前記複数のパスコン・ランドと電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  7. 表面、前記表面に行列状に形成された複数のバンプ・ランド、前記表面とは反対側の裏面、前記表面と前記裏面との間に形成された複数の貫通孔、前記複数の貫通孔のそれぞれの内部に形成された複数の第1導電性部材、ならびに前記表面および前記裏面のそれぞれに形成され、前記複数の第1導電性部材と電気的に接続され、前記複数のバンプ・ランドのうちの行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド間の距離よりも直径が大きい複数のビア・ランドを有する実装基板に搭載される半導体装置であって、
    前記半導体装置は、
    上面、前記上面に形成された複数のボンディングリード、前記上面とは反対側の下面、および前記複数のボンディングリードとそれぞれ電気的に接続され、前記下面に形成された複数のバンプ・ランドを有する配線基板と、
    主面、前記主面に形成された半導体素子、前記半導体素子と電気的に接続され、前記主面に形成された複数の電極パッド、前記主面とは反対側の裏面を有し、前記配線基板の前記上面に搭載された半導体チップと、
    前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記配線基板の前記複数のボンディングリードとをそれぞれ電気的に接続する複数の第2導電性部材と、
    前記半導体チップを封止する封止体と、
    前記配線基板の前記下面に形成された前記複数のバンプ・ランドのそれぞれに形成された複数の外部端子と、
    を含み、
    前記配線基板の前記下面に形成された前記複数のバンプ・ランドは、前記半導体素子に第1電位を供給する経路である複数の第1バンプ・ランドと、前記半導体素子に第2電位を供給する経路である複数の第2バンプ・ランドと、前記半導体素子に第3電位を供給する経路である複数の第3バンプ・ランドと、を有し、
    前記複数の第1バンプ・ランドおよび前記複数の第2バンプ・ランドは、前記配線基板の前記下面において、中央部に位置する第1領域と、前記配線基板の前記下面において前記第1領域の周囲に位置する第2領域とにそれぞれ配置され、
    前記複数の第3バンプ・ランドは、前記配線基板の前記下面において、前記第1および第2領域から所定の領域を空けて前記第1および第2領域の周囲に位置する第3領域に配置され、
    前記第1領域と前記第2領域との間の距離は、前記配線基板に形成された前記第1および第2バンプ・ランドのピッチよりも大きく、
    前記第2領域と前記第3領域との間の距離は、前記配線基板に形成された前記第1および第2バンプ・ランドのピッチよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
  8. 請求項7記載の半導体装置において、
    前記複数の第1バンプ・ランドは、前記半導体素子に電源電位を供給する経路であり、
    前記複数の第2バンプ・ランドは、前記半導体素子に電源電位の基準となる基準電位を供給する経路であることを特徴とする半導体装置。
  9. 請求項8記載の半導体装置において、
    前記半導体チップは、前記半導体チップの前記主面が前記配線基板の前記上面と対向するように、前記配線基板の前記上面に搭載されており、
    前記複数の第2導電性部材は、バンプ電極であることを特徴とする半導体装置。
  10. 請求項9記載の半導体装置において、
    前記実装基板の前記表面に形成された前記複数のバンプ・ランドは、基準バンプ・ランドと、行列状に配置された前記複数のバンプ・ランドのうちの対角線方向に沿って前記基準バンプ・ランドの隣に配置された被測定バンプ・ランドとを有し、
    前記実装基板の前記表面に形成された前記複数のビア・ランドのそれぞれの直径は、前記基準バンプ・ランドを開口する第1開口部と、前記被測定バンプ・ランドを開口する第2開口部との距離よりも大きい、あるいは同じであることを特徴とする半導体装置。
  11. 請求項10記載の半導体装置において、
    前記配線基板の平面形状は、四角形であり、
    前記第2領域は、前記配線基板の前記下面の中心部と前記配線基板の前記下面の角部との間に位置していることを特徴とする半導体装置。
  12. 請求項11記載の半導体装置において、
    前記実装基板の前記裏面には、前記実装基板の前記裏面に形成された前記複数のビア・ランドと配線を介してそれぞれ電気的に接続される複数のパスコン・ランドが形成されており、
    前記実装基板の前記裏面には、バイパス・コンデンサが搭載されており、
    前記バイパス・コンデンサは、前記複数のパスコン・ランドと電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  13. 表面、前記表面に行列状に形成された複数のバンプ・ランド、前記表面とは反対側の裏面、前記表面と前記裏面との間に形成された複数の貫通孔、前記複数の貫通孔のそれぞれの内部に形成された複数の導電性部材、前記表面および前記裏面のそれぞれに形成され、前記複数の導電性部材と電気的に接続され、前記複数のバンプ・ランドのうちの行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド間の距離よりも直径が大きい複数のビア・ランド、ならびに前記裏面に形成された前記複数のビア・ランドと配線を介してそれぞれ電気的に接続され、前記裏面に形成された複数のパスコン・ランドを有する実装基板と、
    配線基板の上面に半導体素子が形成された半導体チップを搭載し、前記配線基板の下面に前記半導体素子と電気的に接続された複数の外部端子を有し、前記複数の外部端子を介して前記実装基板の前記表面に搭載された半導体装置と、
    前記実装基板の前記裏面に形成された前記複数のパスコン・ランドと電気的に接続され、前記実装基板の前記裏面に搭載された複数のバイパス・コンデンサと、
    を含み、
    前記実装基板の前記表面に形成された前記複数のバンプ・ランドは、前記半導体素子に第1電位を供給する経路である複数の第1バンプ・ランドと、前記半導体素子に第2電位を供給する経路である複数の第2バンプ・ランドと、前記半導体素子に第3電位を供給する経路である複数の第3バンプ・ランドと、を有し、
    前記複数の第1バンプ・ランドおよび前記複数の第2バンプ・ランドのうちの一方は、前記実装基板の前記表面において、中央部に位置する第1領域に配置され、
    前記複数の第1バンプ・ランドおよび前記複数の第2バンプ・ランドのうちの他方は、前記実装基板の前記表面において、前記第1領域から所定の距離を空けて前記第1領域の周囲に位置する第2領域に配置され、
    前記複数の第3バンプ・ランドは、前記実装基板の前記表面において、前記第2領域から所定の領域を空けて前記第2領域の周囲に位置する第3領域に配置され、
    前記第1領域と前記第2領域との間の距離は、前記実装基板の前記表面に形成された前記第1および第2バンプ・ランドの径よりも大きく、
    前記第2領域と前記第3領域との間の距離は、前記実装基板の前記表面に形成された前記バンプ・ランドの径よりも大きいことを特徴とする電子装置。
  14. 請求項13記載の電子装置において、
    前記複数の第1バンプ・ランドは、前記半導体素子に電源電位を供給する経路であり、
    前記複数の第2バンプ・ランドは、前記半導体素子に電源電位の基準となる基準電位を供給する経路であることを特徴とする電子装置。
  15. 請求項14記載の電子装置において、
    前記第1領域には、前記複数の第1バンプ・ランドおよび前記複数の第2バンプ・ランドのそれぞれが配置され、
    前記第2領域には、前記複数の第1バンプ・ランドおよび前記複数の第2バンプ・ランドのそれぞれが配置されていることを特徴とする電子装置。
  16. 請求項15記載の電子装置において、
    前記配線基板は、上面、前記上面に形成された複数のボンディングリード、前記上面とは反対側の下面、および前記複数のボンディングリードとそれぞれ電気的に接続され、前記下面に形成された複数のバンプ・ランドを有し、
    前記半導体チップは、主面、前記主面に形成された半導体素子、前記半導体素子と電気的に接続され、前記主面に形成された複数の電極パッド、前記主面とは反対側の裏面を有し、
    前記半導体チップは、前記半導体チップの前記主面が前記配線基板の前記上面と対向するように、前記配線基板の前記上面に搭載されており、
    前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記配線基板の前記複数のボンディングリードとは複数のバンプ電極によってそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする電子装置。
  17. 請求項16記載の電子装置において、
    前記実装基板の前記表面に形成された前記複数のバンプ・ランドは、基準バンプ・ランドと、行列状に配置された前記複数のバンプ・ランドのうちの対角線方向に沿って前記基準バンプ・ランドの隣に配置された被測定バンプ・ランドとを有し、
    前記実装基板の前記表面に形成された前記複数のビア・ランドのそれぞれの直径は、前記基準バンプ・ランドを開口する第1開口部と、前記被測定バンプ・ランドを開口する第2開口部との距離よりも大きい、あるいは同じであることを特徴とする電子装置。
  18. 表面、前記表面に行列状に形成された複数のバンプ・ランド、前記表面とは反対側の裏面、前記表面と前記裏面との間に形成された複数の貫通孔、前記複数の貫通孔のそれぞれの内部に形成された複数の導電性部材、前記表面および前記裏面のそれぞれに形成され、前記複数の導電性部材と電気的に接続され、前記複数のバンプ・ランドのうちの行方向または列方向に隣り合うバンプ・ランド間の距離よりも直径が大きい複数のビア・ランド、ならびに前記裏面に形成された前記複数のビア・ランドと配線を介してそれぞれ電気的に接続され、前記裏面に形成された複数のパスコン・ランドを有する実装基板と、
    配線基板の上面に半導体素子が形成された半導体チップを搭載し、前記配線基板の下面に前記半導体素子と電気的に接続された複数の外部端子を有し、前記複数の外部端子を介して前記実装基板の前記表面に搭載された半導体装置と、
    前記実装基板の前記裏面に形成された前記複数のパスコン・ランドと電気的に接続され、前記実装基板の前記裏面に搭載された複数のバイパス・コンデンサと、
    を含み、
    前記実装基板の前記表面に形成された前記複数のバンプ・ランドは、前記半導体素子に第1電位を供給する経路である複数の第1バンプ・ランドと、前記半導体素子に第2電位を供給する経路である複数の第2バンプ・ランドと、前記半導体素子に第3電位を供給する経路である複数の第3バンプ・ランドとを有し、
    前記複数の第1バンプ・ランドおよび前記複数の第2バンプ・ランドは、前記実装基板の前記表面において中央部に位置する第1領域と、前記実装基板の前記表面において前記第1領域の周囲に位置する第2領域とにそれぞれ配置され、
    前記複数の第3バンプ・ランドは、前記実装基板の前記表面において、前記第1および第2領域から所定の領域を空けて前記第1および第2領域の周囲に位置する第3領域に配置され、
    前記第1領域と前記第2領域との間の距離は、前記実装基板の前記表面に形成された前記第1および第2バンプ・ランドの径よりも大きく、
    前記第2領域と前記第3領域との間の距離は、前記実装基板の前記表面に形成された前記第1および第2バンプ・ランドの径よりも大きいことを特徴とする電子装置。
  19. 請求項18記載の電子装置において、
    前記半導体装置の平面形状は、四角形であり、
    前記第2領域は、前記半導体装置の中心部と平面的に重なる前記実装基板の前記表面の第1位置と、前記半導体装置の角部と平面的に重なる前記実装基板の前記表面の第2位置との間に位置していることを特徴とする電子装置。
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