JP2020119917A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、伝送システムの模式的な構成を示す図である。
図2は、半導体装置の模式的な構成を示す平面図である。
本明細書でいう「関連技術」は、新規に発明者が見出した課題を有する技術であって、公知である従来技術ではないが、新規な技術的思想の前提技術(未公知技術)を意図して記載された技術である。
図9は、第2関連技術を説明する図である。
ところが、本発明者が検討したところ、第2関連技術においては、特性インピーダンスの不連続領域における不連続性が大きすぎるため、特性インピーダンスの不連続領域で散乱される電磁波が多すぎて、電磁波吸収体EMAでは、電磁波を吸収しきれないということを新たに見出した。すなわち、第2関連技術においては、高周波信号に対する反射損失を充分に低減する観点から改善の余地が存在するのである。特に、25GHz以上の周波数の高周波信号に対して、信号伝送特性が劣化する。したがって、第2関連技術は、例えば、56Gbps以上の信号伝送に使用される高周波信号に対して、信号伝送特性を確保する観点から不充分であるといえる。そこで、本発明者は、第2関連技術に存在する改善の余地に対する工夫を施している。以下では、この工夫を施した対策案について説明する。
図10は、対策案において、半導体装置と実装基板との接続部位における特性インピーダンスを模式的に示す図である。図10に示す対策案では、低インピーダンス遅延部10における特性インピーダンスの不連続性および高インピーダンス遅延部20における特性インピーダンスの不連続性が小さくなっている。この場合、特性インピーダンスの不連続性が小さくなればなるほど、特性インピーダンスの不連続領域における高周波信号(電磁波)の散乱が小さくなることを考慮すると、図10に示す対策案は、図8に示す第2関連技術よりも、特性インピーダンスの不連続領域における電磁波の散乱が小さくなる。この結果、対策案では、電磁波吸収体を設けることによって、特性インピーダンスの不連続領域で散乱した電磁波を電磁波吸収体で充分に吸収できることになる。このことは、対策案によれば、高周波信号に対する反射損失を充分に低減できることを意味する。この結果、
対策案によれば、高周波信号における伝送損失(挿入損失)を低減することができる。
上述したように、対策案では、高周波信号における伝送損失も低減できることから、信号伝送帯域の向上を図ることができる点で有用である。ところが、信号伝送帯域の向上を図ることができるということは、高周波ノイズも良く通すことを意味する。すなわち、対策案では、高周波信号も良く通すとともに、高周波ノイズも良く通すことになる。このことから、対策案では、信号伝送特性の向上を図ることができる一方、高周波ノイズも良く通すことから、高周波ノイズ耐性の劣化が問題点として顕在化する。特に、対策案では、ノイズに弱い多値変調信号を伝送させる際に高周波ノイズ(ナイキスト周波数よりも高い周波数成分を有するノイズ)に対する耐性が劣化する。
図12は、半導体装置と実装基板との接続部位における等価回路図を示す図である。
図20は、実装基板と半導体装置との接続部位を模式的に示す図である。
次に、本実施の形態における特徴点について説明する。
続いて、変形例1について説明する。
実施の形態では、パッドの上方に散乱電磁波を吸収するための電磁波吸収パターンを設けていないが、パッドの上方に散乱電磁波を吸収するための電磁波吸収パターンを設けてもよい。すなわち、実施の形態の基本思想は、信号透過帯域を意図的に制限する思想であることから、電磁波吸収パターンを設ける構成は必須要件ではないが、パッドの上方に電磁波吸収パターンを設ける構成を採用すると、インピーダンス極付近の周波数応答を制御しやすくなる。電磁波吸収パターンを設けることにより、反射波を吸収することができ、これによって、インピーダンス極をよりブロードにすることができる。つまり、インピーダンス極をよりブロードにすることができるということは、インピーダンス極の低周波側の周波数帯域において、挿入損失の周波数依存性をフラットにすることができることを意味し、これによって、インピーダンス極の低周波側の周波数帯域における信号伝送特性を向上することができる。
図37は、本変形例3における接続構造を示す模式図である。
図38は、本変形例4における接続構造を示す模式図である。
実施の形態では、56Gbps/PAM4伝送用の設計を例に挙げて、実施の形態における基本思想を説明したが、実施の形態における基本思想は、例えば、より高周波帯域(112Gbps/PAM4)の伝送用の設計にも適用することができる。
第1配線と、
前記第1配線と接続するインピーダンス変化部と、
を含む、半導体装置であって、
前記インピーダンス変化部は、
前記第1配線よりも大きな特性インピーダンスを有する高インピーダンス遅延部と、
前記第1配線よりも小さな特性インピーダンスを有する低インピーダンス遅延部と、
を有し、
前記第1配線と前記インピーダンス変化部との間の反射損失の周波数依存性において、前記反射損失が極小となる周波数を示すインピーダンス極が存在し、
前記第1配線から見た前記インピーダンス変化部の特性インピーダンスは、前記第1配線の特性インピーダンスからずれている、半導体装置。
付記1に記載の半導体装置において、
前記インピーダンス変化部は、帯域制限フィルタとして機能する、半導体装置。
付記1に記載の半導体装置において、
前記高インピーダンス遅延部は、第2配線を含み、
前記インピーダンス極は、前記第2配線の長さと幅を調整することにより形成される、半導体装置。
実装基板と、
前記実装基板上に搭載される半導体装置と、
を含む、電子装置であって、
前記実装基板は、前記半導体装置と電気的に接続される伝送線路を有し、
前記半導体装置は、インピーダンス変化部を有し、
前記インピーダンス変化部は、
前記伝送線路よりも大きな特性インピーダンスを有する高インピーダンス遅延部と、
前記伝送線路よりも小さな特性インピーダンスを有する低インピーダンス遅延部と、
を有し、
前記伝送線路と前記インピーダンス変化部との間の反射損失の周波数依存性において、前記反射損失が極小となる周波数を示すインピーダンス極が存在し、
前記伝送線路から見た前記インピーダンス変化部の特性インピーダンスは、前記伝送線路の特性インピーダンスからずれている、電子装置。
付記4に記載の電子装置において、
前記インピーダンス変化部は、帯域制限フィルタとして機能する、電子装置。
付記4に記載の電子装置において、
前記高インピーダンス遅延部は、配線を含み、
前記インピーダンス極は、前記配線の長さと幅を調整することにより形成される、電子装置。
100b 配線
200a 配線
200b 配線
300a グランドパターン
300b グランドパターン
EMA 電磁波吸収パターン
L1 配線層
L2 配線層
L3 配線層
L4 配線層
PD パッド
PD1 パッド
RL 配線
SB 半田ボール
VL1 仮想線
VL2 仮想線
WB 配線基板
WL1 配線
WL2 配線
Claims (15)
- 表面と裏面とを有する配線基板を含む、半導体装置であって、
前記配線基板は、
前記裏面に形成されたパッドと、
前記パッドと接続され、かつ、前記パッドの下方に位置する外部接続端子と、
前記パッドと電気的に接続され、かつ、前記パッドの上方に位置する第1配線と、
前記第1配線と電気的に接続された第2配線と、
を備え、
前記第1配線の幅は、前記第2配線の幅よりも大きい、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記配線基板は、多層配線構造を有し、
前記パッドは、第1配線層に形成され、
前記第1配線は、前記第1配線層よりも1層上層の第2配線層に形成され、
前記第2配線は、前記第2配線層よりも1層上層の第3配線層に形成され、
前記パッドと前記第1配線とは、第1ビア部を介して接続され、
前記第1配線と前記第2配線とは、第2ビア部を介して接続される、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記配線基板は、多層配線構造を有し、
前記パッドは、第1配線層に形成され、
前記第1配線は、前記第1配線層よりも2層上層の第3配線層に形成され、
前記第2配線は、前記第3配線層よりも1層上層の第4配線層に形成され、
前記パッドと前記第1配線とは、
前記第1配線層よりも1層上層で、かつ、前記第3配線層よりも1層下層に位置する第2配線層に形成された中継配線と、
前記パッドと前記中継配線とを接続する第1ビア部と、
前記中継配線と前記第1配線とを接続する第2ビア部と、
を介して接続され、
前記第1配線と前記第2配線とは、第3ビア部を介して接続される、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第2配線は、
第1幅の狭幅部と、
前記第1幅よりも大きな第2幅を有する幅広部と、
を含み、
前記幅広部は、前記狭幅部と前記第1配線との間に設けられている、半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置において、
前記幅広部は、前記狭幅部から前記第1配線に向って幅が広くなる部位を含む、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
平面視において、
前記第1配線と前記パッドとは、重なる部分を有する、半導体装置。 - 請求項6に記載の半導体装置において、
前記パッドの平面形状は、円形形状を含み、
平面視において、
前記第1配線は、前記パッドの円周に沿って延在している、半導体装置。 - 請求項7に記載の半導体装置において、
前記第1配線は、一端部と他端部とを有し、
前記パッドの中心点と前記第1配線の前記一端部とを結ぶ第1仮想線と、前記パッドの中心点と前記第1配線の前記他端部とを結ぶ第2仮想線とのなす角度は、180度以上である、半導体装置。 - 請求項8に記載の半導体装置において、
前記第1仮想線と前記第2仮想線とのなす角度は、220度以上340度以下である、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1配線の上方には、電磁波吸収パターンが形成されている、半導体装置。 - 請求項10に記載の半導体装置において、
前記電磁波吸収パターンは、メッシュパターンである、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1配線および前記第2配線は、信号配線であり、
前記パッドは、信号用パッドである、半導体装置。 - 請求項12に記載の半導体装置において、
前記信号配線は、4値信号を伝送する配線である、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1配線の上方には、グランドパターンが形成されている、半導体装置。 - 請求項14に記載の半導体装置において、
平面視において、
前記第1配線と前記グランドパターンとは、重なる部分を有する、半導体装置。
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