JP2015154062A - 電子装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実装基板MB1の上面Maに実装された半導体装置SP1と三端子コンデンサ50を有する電子装置ED1であって、半導体装置SP1は電源パッド2pd(p)とグランドパッド2pd(g)を有し、電源パッド2pd(p)とグランドパッド2pd(g)は、それぞれ電源用ランド3p2(p)とグランド用ランド3p2(g)に電気的に接続されており、電源用ランド3p2(p)およびグランド用ランド3p2(g)は、半導体装置SP1の最外周のランド列に割り当てられている。そして、電源用ランド3p2(p)およびグランド用ランド3p2(g)は、実装基板MB1の上面Maに形成された配線Mw1により三端子コンデンサ50に接続されている。
【選択図】図4
Description
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
まず、本実施の形態の電子装置の構成の概要について説明する。図1は、本実施の形態の電子装置の半導体装置実装面側の一部を示す拡大平面図、図2は図1に示す実装基板の反対面側を示す拡大平面図である。図1においては、半導体装置の主面の構造が明確になるように、封止体を除去した状態を示している。また、図3は、図1のA−A線に沿った拡大断面図である。また、図4は、図1のB−B線に沿った拡大断面図である。図5(a)は、半導体装置を構成する配線基板の第1層配線層の導体パターン、図5(b)は、半導体装置を構成する配線基板の第2層配線層の導体パターンである。図6(a)は、半導体装置を構成する配線基板の第3層配線層の導体パターン、図6(b)は、半導体装置を構成する配線基板の第4層配線層の導体パターンである。図7は、電子装置を構成する実装基板の第1層配線層の導体パターン、図8は、電子装置を構成する実装基板の第2層配線層の導体パターンである。図9は、電子装置を構成する実装基板の第3層配線層の導体パターン、図10は、電子装置を構成する実装基板の第4層配線層の導体パターンである。なお、本実施の形態で説明する各図では、電極や端子を見やすくするため、端子数が少なく、かつ各端子の平面寸法が大きい例を取り上げて説明している。また、図1では、半導体装置SP1内の半導体チップ2の位置が分かりやすいように封止体を除去した状態を示している。また、半導体チップ2と半田ボールSB(外部端子、電極、外部電極)の位置関係が分かるように半田ボールSBの輪郭を二点鎖線で示している。但し、半導体チップ2と重なる部分などに図示していない半田ボールSBが存在している。図2には、半導体装置を構成する配線基板3の輪郭を二点鎖線で示している。また、半田ボールSBの輪郭も二点鎖線で示している。なお、図5(a)、図5(b)、図6(a)および図6(b)は、配線基板の上面から見たパターンを示している。また、図2、図7、図8、図9および図10も実装基板を上面から見たパターンを示している。
次に、図11を用いて本実施形態の電子装置ED1の等価回路を説明する。電源パッド2pd(p)とグランドパッド2pd(g)間の半導体チップ2内のインピーダンスをZ0とする。電源パッド2pd(p)と三端子コンデンサ50間のインピーダンスをZ1、三端子コンデンサ50と電源回路Reg間のインピーダンスをZ5、グランドパッド2pd(g)と三端子コンデンサ50間のインピーダンスをZ2、三端子コンデンサ50と電源回路Reg間のインピーダンスをZ6とする。また、電源パッド2pd(p)と二端子コンデンサ60間のインピーダンスをZ3、二端子コンデンサ60と三端子コンデンサ50間のインピーダンスをZ7、グランドパッド2pd(g)と二端子コンデンサ60間のインピーダンスをZ4、二端子コンデンサ60と三端子コンデンサ50間のインピーダンスをZ8とする。一般的に、二端子コンデンサ60は、三端子コンデンサ50に比べ、大きな等価直列インダクタンスESLを有しているが、図11の等価回路図ではその表示を省略している。
次に、図1〜図10を用いて説明した電子装置の製造方法、言い換えれば、図3に示す半導体装置SP1の実装方法について説明する。図1〜図3に示す電子装置ED1は、図12に示すフロー図に沿って製造される。図12に示すように、本実施の形態の電子装置の製造方法には、半導体装置の組立工程(半導体装置組立工程)と、完成した半導体装置を実装基板に実装する工程(半導体装置実装工程)と、が含まれる。また、半導体装置組立工程には、組み立てた半導体装置の検査を行うテスト工程(半導体装置検査工程)も含まれる。なお、上記テスト工程を行う前の半導体装置(検査体)を組み立てる工程までを半導体装置組立工程としてもよい。以下、前述の分類例に基づいて順に説明する。
半導体装置組立工程では、図3に示す実装基板MB1に実装するための半導体装置SP1を組み立てる。なお、以下では、図3に示す配線基板3に相当するデバイス領域が複数個設けられた、所謂、多数個取り基板を準備して、複数のデバイス領域のそれぞれについて組立を行う方法について説明する。また、図13に示す複数のデバイス領域30dのそれぞれは、図3、図4、図5、および図6を用いて説明した配線基板3に相当するので、以下の説明では、必要に応じて図1〜図10の各図を参照して説明する。
まず、図12に示す基板準備工程では、例えば図13に示す配線基板30を準備する。図13は、図12に示す基板準備工程で準備する配線基板の全体構造を示す平面図である。図13に示すように、本工程で準備する配線基板30は、枠部(外枠)30fの内側に行列状に配置される、複数のデバイス領域30dを備えている。複数のデバイス領域30dは、それぞれが、図3に示す配線基板3に相当する。配線基板30は、複数のデバイス領域30dと、各デバイス領域30dの間に切断ライン(切断領域)30cを有する、所謂、多数個取り基板である。このように、複数のデバイス領域30dを備える多数個取り基板を用いることで、製造効率を向上させることができる。
次に、図12に示す半導体チップ搭載工程では、図3に示すように半導体チップ2を配線基板30(図13参照)のチップ搭載面である上面3a上に搭載する。半導体チップ2が有する複数の半導体素子は、表面2a側に形成された複数のパッド(電極、電極パッド)2pdと電気的に接続されている。
次に封止工程では、半導体チップ2と配線基板30とを電気的に接続する部分を封止する。本実施の形態では、図3に示すように、半導体チップ2と配線基板30(図13参照)は樹脂からなる封止体4により封止される。
次に、図12に示すボールマウント工程では、配線基板3の実装面である下面3b側に、複数の半田ボールSBを取り付ける。本工程では、図3に示すランド3p2上に半田ボールSBを配置して、リフロー処理(加熱して半田成分を溶融接合させた後、冷却する処理)を施す。これにより、ランド3p2と半田ボールSBは接合される。
次に、図12に示す個片化工程では、図13に示す複数のデバイス領域30dを区画する切断ライン30cに沿って、配線基板30を切断する。これにより、多数個取り基板である配線基板30を、デバイス領域30d毎に個片化(分割)し、複数の半導体装置SP1(図1参照)を取得する。
次に、図12に示すテスト工程(半導体装置検査工程)では、外観検査や電気的試験など、必要な検査、試験を行う。なお、テスト工程として電気的試験を行う場合、上記した実装基板の配線レイアウトに係る技術を、テスト用の基板(テストボード)に適用することができる。
次に、図12に示す半導体装置実装工程では、図3に示すように、半導体装置SP1を、実装基板MB1の半導体装置搭載面である上面Maに搭載する。
以上、本願発明者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。
上記実施の形態では、半導体チップ2の複数のパッド2pdと配線基板3のボンディングフィンガ3p1とをボンディングワイヤBWで電気的に接続した半導体装置SP1の例を説明した。図14は、図3に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。
また、上記実施の形態では、複数のパッド2pdが四角形の半導体チップ2の周囲(周辺部分)に配列された例を示したが、複数のパッド2pdを半導体チップ2の表面2aの全体に配列しても良い。つまり、複数のパッド2pdを半導体チップ2の表面2aの中央部分にも配置できるので、半導体チップ2に形成された回路とパッド2pdとを接続する配線の長さを短縮できるため、半導体装置SP2および電子装置ED1の高速動作が実現できる。また、ボール電極BEにかえて、半田ペーストを用いても良い。
次に、実施の形態1で説明した半導体装置SP1および電子装置ED1の変形例について説明する。図15は電子装置ED3の半導体装置SP3実装面の一部を示す拡大平面図であり、図1に対応している。また、図16は半導体装置SP3を構成する配線基板3の第4層配線層の導体パターンであり、図6(b)に対応している。図17は、電子装置ED3を構成する実装基板MB3の第1層配線層の導体パターンであり、図7に対応している。図15、図16および図17の説明では、対応する図1、図6(b)および図7の説明と共通する部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
また、半導体装置(半導体パッケージ)の構造は、半導体チップ2が搭載される基材として、上記実施の形態のような配線基板3を備えた半導体装置、所謂、BGA(Ball Grid Array)に限らず、例えばQFP(Quad Flat Package)やQFN(Quad Flat Non-leaded)のように、リードフレームを用いた半導体装置であってもよい。
さらに、上記実施の形態で説明した技術思想の要旨を逸脱しない範囲内において、変形例同士を組み合わせて適用することができる。
2a 表面(主面、上面)
2b 裏面(主面、下面)
2pd パッド(電極、電極パッド)
2pd(g) グランドパッド
2pd(p) 電源パッド
2pd(s) 信号パッド
3 配線基板
3a 上面(面、チップ搭載面)
3b 下面(面、実装面)
3dp 電源プレーン
3gp グランドプレーン
3dh、3gh 開口
3nc1、3nc2、3nc3 絶縁層
3p1 ボンディングフィンガ(端子、チップ搭載面側端子、電極、ボンディングリード)
3p1(g) グランド用ボンディングフィンガ
3p1(p) 電源用ボンディングフィンガ
3p1(s) 信号用ボンディングフィンガ
3p2 ランド(出力端子、端子)
3p2(g) グランド用ランド
3p2(p) 電源用ランド
3p2(s) 信号用ランド
3p2(c) 二端子コンデンサ用ランド
3v ビア導体層
3w1 配線
4 封止体
30 配線基板
30c 切断ライン(切断領域)
30d デバイス領域
30f 枠部(外枠)
50 三端子コンデンサ
51,52 電源用端子
53,54 グランド用端子
60 二端子コンデンサ
61 電源用端子
62 グランド用端子
BW ボンディングワイヤ
BE ボール電極
CON コネクタ
ED1、ED3 電子装置
MB1、MB3 実装基板(ボード、マザーボード、配線基板、支持基板)
Ma 上面(面、半導体装置実装面)
Mb 下面(面、裏面)
Mgp グランドプレーン
Mdp 電源プレーン
Mdh、Mgh 開口
Mnc1、Mnc2、Mnc3 絶縁材(絶縁層)
Mp1 電極
Mp1(g) グランド用電極
Mp1(p) 電源用電極
Mp1(s) 信号用電極
Mv ビア導体層
Mw1、Mw2 配線
Reg 電源回路
SB 半田ボール(外部端子、電極、外部電極)
SP1、SP2、SP3 半導体装置(半導体パッケージ)
Vdd 電源電位
Vss グランド電位
Vin 電源入力端子
Vout 電源出力端子
Gnd グランド端子
Claims (19)
- 第1面、前記第1面に形成された電源用電極、前記第1面に形成されたグランド用電極、および前記第1面とは反対側の第2面を有する実装基板と、
上面、前記上面とは反対側の下面および前記下面に形成された複数のランドを有する配線基板、および前記配線基板の前記上面上に搭載され、かつ、前記複数のランドと電気的に接続された半導体チップを備え、前記実装基板の前記第1面上に搭載された半導体装置と、
第1電源端子、前記第1電源端子と対向する位置に設けられた第2電源端子、および前記第1電源端子と前記第2電源端子との間に設けられた第1グランド端子を有し、前記実装基板の前記第1面上であって、かつ、前記半導体装置の隣に搭載された三端子コンデンサと、
を含み、
前記半導体装置の前記複数のランドのうちの電源用ランドは、前記実装基板の前記電源用電極と電気的に接続されており、
前記半導体装置の前記複数のランドのうちのグランド用ランドは、前記実装基板の前記グランド用電極と電気的に接続されており、
前記三端子コンデンサの前記第2電源端子は、前記実装基板の前記第1面に形成された第1配線を介して、前記実装基板の前記電源用電極と接続されており、
前記三端子コンデンサの前記第1グランド端子は、前記実装基板の前記第1面に形成された第2配線を介して、前記実装基板の前記グランド用電極と接続されており、
前記半導体装置の前記配線基板の前記下面は、第1辺、第2辺、第3辺および第4辺を有する四角形から成り、
前記下面に形成された前記複数のランドは、前記第1辺に沿って、かつ、前記第1辺からの距離が互いに異なる複数ランド列を構成するように配置されており、
前記電源用ランドおよび前記グランド用ランドは、前記第1辺からの距離が最も近いランド列に属している、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記配線基板は、前記上面と前記下面との間に、導体からなる第1電源プレーンと導体からなる第1グランドプレーンを有し、前記第1電源プレーンと前記第1グランドプレーンの間は第1絶縁膜で分離されており、
前記電源用ランドは、前記第1電源プレーンに電気的に接続され、
前記グランド用ランドは、前記第1グランドプレーンに電気的に接続されている、電子装置。 - 請求項2に記載の電子装置において、さらに、
前記実装基板の前記第2面上に搭載され、第3電源端子と第2グランド端子を持つ二端子コンデンサを有し、
前記二端子コンデンサの第3電源端子と前記第1電源プレーンとは、前記実装基板の前記第1面から前記第2面にわたって貫通するように形成された第1ビア導体層を介して電気的に接続されており、
前記二端子コンデンサの第2グランド端子と前記第1グランドプレーンとは、前記実装基板の前記第1面から前記第2面にわたって貫通するように形成された第2ビア導体層を介して電気的に接続されている、電子装置。 - 請求項2に記載の電子装置において、
前記第1電源プレーンは、第1の幅を持って延在し、
前記第1の幅は、前記第1配線および前記第2配線の幅よりも大である、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記電源用ランドと前記グランド用ランドとは互いに隣接している、電子装置。 - 請求項3に記載の電子装置において、
前記第1配線および前記第2配線は、前記第1辺に直交する方向に延在する、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記三端子コンデンサは、平面視において、長辺と短辺を有する長方形であり、前記三端子コンデンサは、前記長辺が前記第1辺と平行となるように配置されている、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記第1辺からの距離が最も近いランド列は、前記電源用ランドおよび前記グランド用ランド以外の複数のランドを有し、前記電源用ランドまたは前記グランド用ランドは、前記第1辺と前記第2辺とで構成される角部に最も近い、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記半導体チップは、低電圧で動作する主回路と高電圧で動作する入出力回路を有し、前記電源用ランドは前記主回路に前記低電圧を供給する、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記複数のランドは、前記配線基板の前記下面に行列状に配置されている、電子装置。 - 請求項2に記載の電子装置において、さらに、
前記半導体チップは、電源パッドを有し、
前記配線基板は、前記上面に電源用ボンディングフィンガを有し、
前記電源パッドと前記電源用ボンディングフィンガとは電気的に接続されており、
前記電源用ボンディングフィンガは、第3ビア導体層を介して前記第1電源プレーンに接続されており、
前記電源用ランドは、第4ビア導体層を介して前記第1電源プレーンに接続されており、
平面視において、前記第3ビア導体層は、前記第4ビア導体層よりも前記半導体チップの近くに位置している、電子装置。 - 請求項11に記載の電子装置において、
前記第1電源プレーンは、第1の幅を持って延在し、
前記第1の幅は、前記第1配線および前記第2配線の幅よりも大である、電子装置。 - 請求項11に記載の電子装置において、
前記電源パッドは、ボンディングワイヤを介して前記電源用ボンディングフィンガと電気的に接続されている、電子装置。 - 請求項11に記載の電子装置において、
前記実装基板は、前記第1面と前記第2面との間に、導体からなる第2電源プレーンと導体からなる第2グランドプレーンを有し、前記第2電源プレーンと前記第2グランドプレーンとの間は第2絶縁膜で分離されており、
前記第1絶縁膜の膜厚は前記第2絶縁膜の膜厚よりも薄い、電子装置。 - 請求項11に記載の電子装置において、さらに、
前記半導体チップは、グランドパッドを有し、
前記配線基板は、前記上面にグランド用ボンディングフィンガを有し、
前記グランドパッドと前記グランド用ボンディングフィンガとは電気的に接続されており、
前記グランド用ボンディングフィンガは、第5ビア導体層を介して前記第1グランドプレーンに接続されており、
前記グランド用ランドは、第6ビア導体層を介して前記第1グランドプレーンに接続されており、
平面視において、前記第5ビア導体層は、前記第6ビア導体層よりも前記半導体チップの近くに位置している、電子装置。 - 請求項15に記載の電子装置において、
前記グランドパッドは、ボンディングワイヤを介して前記グランド用ボンディングフィンガと電気的に接続されている、電子装置。 - 請求項15に記載の電子装置において、
前記実装基板は、前記第1面と前記第2面との間に、導体からなる第2電源プレーンと導体からなる第2グランドプレーンを有し、前記第2電源プレーンと前記第2グランドプレーンとの間は第2絶縁膜で分離されており、
前記第1絶縁膜の膜厚は、前記第2絶縁膜の膜厚よりも薄い、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記実装基板には、さらに、電源回路が搭載されており、
前記三端子コンデンサの前記第1電源端子および前記第1グランド端子のそれぞれは、前記電源回路に接続されている、電子装置。 - 第1面、前記第1面に形成された電源用電極、前記第1面に形成されたグランド用電極、および前記第1面とは反対側の第2面を有する実装基板と、
上面、前記上面とは反対側の下面および前記下面に形成された複数のランドを有する配線基板、および前記配線基板の前記上面上に搭載され、かつ、前記複数のランドと電気的に接続された半導体チップを備え、前記実装基板の前記第1面上に搭載された半導体装置と、
第1電源端子、前記第1電源端子と対向する位置に設けられた第2電源端子、および前記第1電源端子と前記第2電源端子との間に設けられた第1グランド端子を有し、前記実装基板の前記第1面上であって、かつ、前記半導体装置の隣に搭載された三端子コンデンサと、
を含み、
前記半導体装置の前記複数のランドのうちの電源用ランドは、前記実装基板の前記電源用電極と電気的に接続されており、
前記半導体装置の前記複数のランドのうちのグランド用ランドは、前記実装基板の前記グランド用電極と電気的に接続されており、
前記三端子コンデンサの前記第2電源端子は、前記実装基板の前記第1面に形成された第1配線を介して、前記実装基板の前記電源用電極と接続されており、
前記三端子コンデンサの前記第1グランド端子は、前記実装基板の前記第1面に形成された第2配線を介して、前記実装基板の前記グランド用電極と接続されており、
前記実装基板は、複数の配線層を有しており、
前記複数の配線層は、前記電源用電極および前記グランド用電極を有し、かつ、前記実装基板の前記第1面に形成された第1配線層を有しており、
前記第1配線および前記第2配線のそれぞれは、前記複数の配線層のうち、前記第1配線層を経由しており、かつ、前記第1配線層以外の配線層を経由していない、電子装置。
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