JP2023140761A - 電子デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】BGAを使用した電子デバイスの信号品質を改善すること。
【解決手段】実施形態の電子デバイス1は、第1基板10と、第2基板20と、第1導電体SBと、第2導電体SPと、第1電子部品MCとを含む。第1基板10は、第1コネクタ部CPと、上面に配置された複数の第1パッド部PDaと、第2パッド部PDa(1,4)と第1コネクタ部CPとを接続する第1伝送線路TLとを有する。第2基板20は、下面に複数の第1パッド部PDaとそれぞれ対向して配置された複数の第3パッド部PDbを有する。第1導電体SBは、第4パッド部PDb(1,4)と第2パッド部PDa(1,4)とのそれぞれに接続される。第2導電体SPは、第5パッド部PDb(2,4)に接続される。第1電子部品MCは、一端及び他端が第1導電体SB及び第2導電体SPにそれぞれ接している。
【選択図】図5

Description

実施形態は、電子デバイスに関する。
電子デバイスで使用される半導体パッケージの一種として、BGA(Ball Grid Array)が知られている。
米国特許第9699887号明細書
BGAを使用した電子デバイスの信号品質を改善すること。
実施形態の電子デバイスは、第1基板と、第2基板と、第1導電体と、第2導電体と、第1電子部品とを含む。第1基板は、第1コネクタ部と、上面に一定の間隔で格子状に配置された複数の第1パッド部と、複数の第1パッド部に含まれた第2パッド部と第1コネクタ部とを接続する第1伝送線路とを有する。第2基板20は、下面に複数の第1パッド部と第1方向にそれぞれ対向して配置された複数の第3パッド部を有する。第1導電体は、複数の第3パッド部に含まれた第4パッド部と第2パッド部とのそれぞれに接続される。第2導電体は、複数の第3パッド部に含まれた第5パッド部に接続される。第1電子部品は、一端及び他端が第1導電体及び第2導電体にそれぞれ接している。
実施形態に係る電子デバイスの構成の一例を示すブロック図。 実施形態に係る電子デバイスが備える実装基板及び半導体パッケージの接続部分の構造の概要を示す断面図。 実施形態に係る電子デバイスが備える実装基板の上面と隣り合う配線層の平面レイアウトの一例を示す平面図。 実施形態に係る電子デバイスが備える半導体パッケージが有する基板の下面と隣り合う配線層の平面レイアウトの一例を示す平面図。 実施形態に係る電子デバイスにおける実装部品の配置の一例を示す斜視図。 実施形態に係る電子デバイスの詳細な断面構造の一例を示す断面図。 第1変形例に係る電子デバイスの構造の一例を示す断面図。 第2変形例に係る電子デバイスの構造の一例を示す断面図。 第3変形例に係る電子デバイスの構造の一例を示す断面図。 第4変形例に係る電子デバイスの構造の一例を示すテーブル。 第5変形例に係る電子デバイスの構成の一例を示すブロック図。 第6変形例に係る電子デバイスの構造の一例を示すテーブル。 比較例に係る電子デバイスにおける実装部品の配置の一例を示す斜視図。
以下に、実施形態について図面を参照して説明する。実施形態は、発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示している。図面は、模式的又は概念的なものである。各図面の寸法や比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。構成の図示は、適宜省略されている。平面図に付加されたハッチングは、構成要素の素材や特性とは必ずしも関連していない。本明細書において、略同一の機能及び構成を有する構成要素には、同一の符号が付加されている。参照符号に付加された数字や文字などは、同じ参照符号により参照され、且つ類似した要素同士を区別するために使用される。
[1]実施形態
以下に、実施形態に係る電子デバイス1について説明する。
[1-1]構成
[1-1-1]電子デバイス1の構成
図1は、実施形態に係る電子デバイス1の構成の一例を示すブロック図である。電子デバイス1は、例えば、実装基板10、及び半導体パッケージ20を備える。
実装基板10は、例えば、プリント回路板(PCB:Printed Circuit Board)である。実装基板10は、1層又は複数層で構成される。実装基板10は、少なくとも1つの半導体パッケージ20を実装し得る。実装基板10は、例えば、コネクタ部CP、及び伝送線路TLを含む。実装基板10は、複数のコネクタ部CPを有し得る。実装基板10は、複数の伝送線路TLを有し得る。コネクタ部CP及び伝送線路TLは、外部のデバイスと半導体パッケージ20との間を、複数組で接続し得る。
コネクタ部CPは、外部接続端子である。コネクタ部CPは、半導体パッケージ20と外部のデバイスとの間を電気的に接続可能に構成される。コネクタ部CPの数は、外部のデバイスと電子デバイス1との間で使用される通信インターフェース規格に準拠する。
伝送線路TLは、配線パターンである。伝送線路TLは、コネクタ部CPと半導体パッケージ20との間を接続する。伝送線路TLは、“伝送路”や“配線”と呼ばれてもよい。
半導体パッケージ20は、BGA(Ball Grid Array)である。半導体パッケージ20は、実装基板10上に実装される。半導体パッケージ20は、例えば、ICチップ21、はんだボールSB、はんだ部SP、及び実装部品MCを含む。はんだボールSB及びはんだ部SPは、半導体パッケージ20の底面に、一定の間隔で格子状に配置される。
ICチップ21は、半導体集積回路を含む半導体装置である。ICチップ21としては、様々な半導体装置が使用され得る。ICチップ21は、例えば、NAND型フラッシュメモリなどの半導体記憶装置である。
はんだボールSBは、外部電極端子である。はんだボールSBは、半導体パッケージ20の実装に使用される導電体の塊である。はんだボールSBは、“BGAパッド”と呼ばれてもよいし、単に“導電体”と呼ばれてもよい。半導体パッケージ20は、底面に、複数のはんだボールSBを有し得る。はんだボールSBは、半導体パッケージ20と実装部品MCとの接続にも使用され得る。
はんだ部SPは、外部電極端子である。はんだ部SPは、電子部品の実装に使用される導電体の塊である。はんだ部SPは、“はんだペースト”と呼ばれてもよいし、単に“導電体”と呼ばれてもよい。はんだ部SPは、例えば、半導体パッケージ20と実装部品MCとの接続に使用される。半導体パッケージ20は、底面に、複数のはんだボールSBを有し得る。
実装部品MCは、例えば、カップリングコンデンサである。実装部品MCは、はんだボールSBとはんだ部SPとの間に接続される。具体的には、実装部品MCの一端及び他端は、はんだボールSB及びはんだ部SPにそれぞれ接している。これにより、コネクタ部CPは、伝送線路TLと、はんだボールSBと、実装部品MCと、はんだ部SPとを介して、ICチップ21に接続される。実装部品MCがカップリングコンデンサである場合、実装部品MCは、伝送線路TLを伝搬する信号の直流(DC)成分を除去し得る。すなわち、実装部品MCは、ACカップリングに使用され得る。なお、実装部品MCとしては、実装される位置に応じてその他の電子部品が使用されてもよい。実装部品MCとしては、ダイオードや抵抗器などが使用されてもよい。半導体パッケージ20の底面に配置されるはんだ部SPの数は、例えば、半導体パッケージ20の底面に配置される実装部品MCの数に対応する。
[1-1-2]電子デバイス1の構造
次に、実施形態に係る電子デバイス1の構造の詳細について説明する。以下で参照される図面では、3次元の直交座標系が使用される。X方向は、実装基板10の上面と平行な方向に対応する。Y方向は、実装基板10の上面と平行且つX方向と交差する方向に対応する。Z方向は、実装基板10の上面に対する鉛直方向に対応する。本明細書における“実装基板10の上面”は、実装基板10で半導体パッケージ20が実装される側の面に対応する。本明細書における“上下”は、Z方向に沿った方向に基づいて定義され、実装基板10から半導体パッケージ20へ向かう方向が正方向(上方)に対応する。
[1:接続部分の構造の概要]
図2は、実施形態に係る電子デバイス1が備える実装基板10及び半導体パッケージ20の接続部分の構造の概要を示す断面図である。
実装基板10は、半導体パッケージ20とZ方向に重なった部分に、複数のパッド部(図示せず)をさらに備える。半導体パッケージ20とZ方向に重なった部分に配置された複数のパッド部は、Z方向に対向して配置されたはんだボールSBと接続され得る。
半導体パッケージ20は、基板22及び封止部材23をさらに備える。基板22は、例えば、プリント回路板(PCB)である。基板22は、1層又は複数層で構成される。基板22の下面には、複数のはんだボールSBが配置される。基板22の上面には、複数のパッド部(図示せず)と、ICチップ21とが設けられる。基板22の上面の複数のパッド部のそれぞれは、基板22の下面の複数のはんだボールのいずれかに接続される。ICチップ21は、例えば、複数のワイヤーボンディングにより、基板22の上面の複数のパッド部にそれぞれ接続される。封止部材23は、絶縁体である。封止部材23は、基板22上のICチップ21を封止している。封止部材23は、例えば、エポキシ樹脂である。
以下では、実装基板10が備える少なくとも1つの層のうち実装基板10の上面と隣り合う配線層のことを“L10”と呼ぶ。また、基板22が備える少なくとも1つの層のうち基板22の下面と隣り合う配線層のことを“L20”と呼ぶ。実装基板10及び基板22のそれぞれに設けられるパッド部は、パッド部の平面形状に応じて、“ランド部”とよばれてもよい。
[2:実装基板10の配線層L10の平面レイアウト]
図3は、実施形態に係る電子デバイス1が備える実装基板10の上面と隣り合う配線層L10の平面レイアウトの一例を示す平面図である。実装基板10の配線層L10は、導電体層11と、複数のパッド部PDaと、複数のアンチパッド部APとを含む。
導電体層11は、実装基板10の配線層L10に設けられた導電体である。複数のパッド部PDaや伝送線路TLを含む配線層L10の回路パターンは、例えば、回路パターンが転写されたマスクを用いたエッチング処理により導電体層11が加工されることで形成される。このため、導電体層11と、配線層L10の回路パターンとは、同じ導電体で構成される。また、伝送線路TLと、伝送線路TLに接続されたパッド部PDaとは、連続的に設けられる。
複数のパッド部PDaは、はんだボールSB又ははんだ部SPが接する導電体である。複数のパッド部PDaは、実装基板10の配線層L10に、一定の間隔で格子状に配置される。図3に示されているX方向に沿って並んだ数字“1”~“5”は、パッド部PDaのX座標に対応する。図3に示されているY方向に沿って並んだ数字“1”~“5”は、パッド部PDaのY座標に対応する。以下の説明において、符号“PDa”には、パッド部PDaが配置される座標を示す“(X座標,Y座標)”が適宜付加されている。本例では、伝送線路TLが、パッド部PDa(1,4)に接続されている。
配線層L10の複数のアンチパッド部APは、配線層L10の回路パターンと導電体層11との間を離隔及び絶縁した領域である。アンチパッド部APは、配置された層内で導電体が除去された部分に対応付けられてもよいし、導電体層を分断して設けられた絶縁体と対応付けられてもよい。配線層L10は、それぞれが1つのパッド部PDaを囲むように設けられた複数のアンチパッド部APと、伝送線路TLとパッド部PDaとの組を囲むように設けられた少なくとも1つのアンチパッド部APとを含む。
[3:半導体パッケージ20が有する基板22の配線層L20の平面レイアウト]
図4は、実施形態に係る電子デバイス1が備える半導体パッケージ20が有する基板22の配線層L20の平面レイアウトの一例を示す平面図である。半導体パッケージ20の配線層L20は、導電体層24と、複数のパッド部PDbと、複数のアンチパッド部APとを含む。
導電体層24は、半導体パッケージ20の配線層L20に設けられた導電体である。複数のパッド部PDbを含む配線層L20の回路パターンは、例えば、回路パターンが転写されたマスクを用いたエッチング処理により導電体層24が加工されることで形成される。このため、導電体層24と、配線層L20の回路パターンとは、同じ導電体で構成される。
複数のパッド部PDbは、はんだボールSB又ははんだ部SPが接する導電体である。複数のパッド部PDbは、基板22の配線層L20に、一定の間隔で格子状に配置される。図4に示されているX方向に沿って並んだ数字“1”~“5”は、パッド部PDbのX座標に対応する。図4に示されているY方向に沿って並んだ数字“1”~“5”は、パッド部PDbのY座標に対応する。以下の説明において、符号“PDb”には、パッド部PDbが配置される座標を示す“(X座標,Y座標)”が適宜付加されている。
配線層L20の複数のアンチパッド部APは、配線層L20の回路パターンと導電体層24との間を離隔及び絶縁した領域である。配線層L20は、それぞれが1つのパッド部PDbを囲むように設けられた複数のアンチパッド部APを含む。
半導体パッケージ20の基板22の複数のパッド部PDbは、実装基板10の複数のパッド部PDaとそれぞれZ方向に対向して配置され得る。本明細書では、同じ座標に対応するパッド部PDaとパッド部PDbとの組が、Z方向に対向して配置されていることを示している。本例では、パッド部PDb(1,4)が、はんだボールSBを介して、伝送線路TLに接続されたパッド部PDa(1,4)と接続される。
[4:実装部品MCの配置]
図5は、実施形態に係る電子デバイス1における実装部品MCの配置の一例を示す斜視図である。電子デバイス1において、伝送線路TLの一端は、コネクタ部CPに接続される。電子デバイス1において、伝送線路TLの他端は、実装基板10のパッド部PDa(1,4)に接続される。電子デバイス1において、実装基板10のパッド部PDa(1,4)は、はんだボールSBを介して、半導体パッケージ20のパッド部PDb(1,4)に接続される。電子デバイス1において、実装部品MCの一端は、パッド部PDb(1,4)に接したはんだボールSBに接続される。電子デバイス1において、実装部品MCの他端は、パッド部PDb(2,4)に接したはんだ部SPに接続される。
つまり、電子デバイス1において、コネクタ部CPは、伝送線路TLと、パッド部PDa(1,4)と、はんだボールSBと、パッド部PDb(2,4)とを介して、ICチップ21に接続される。電子デバイス1において、実装部品MCは、半導体パッケージ20の下面(すなわち、基板22の下面)に設けられたはんだボールSBとはんだ部SPとの間に接続される。このため、実装部品MCは、平面視において半導体パッケージ20と重なる領域に配置されている。言い換えると、電子デバイス1において、実装部品MCは、実装基板10と半導体パッケージ20の基板22との間に配置される。
なお、電子デバイス1において、実装部品MCは、X方向に隣り合う2つのパッド部PDbの間に接続されてもよいし、Y方向に隣り合う2つのパッド部PDbの間に接続されてもよいし、XY平面と平行且つX方向及びY方向と交差する方向に隣り合う2つのパッド部PDbの間に接続されてもよい。
[5:電子デバイス1の詳細な断面構造]
図6は、実施形態に係る電子デバイス1の詳細な断面構造の一例を示す断面図である。図6は、電子デバイス1において、パッド部PDb(1,4)、PDb(2,4)及びPDb(3,4)と実装部品MCとを含み、且つXZ平面に沿った断面を示している。絶縁体層INSが、太線のハッチングで示されている。以下では、実装基板10及び基板22のそれぞれが2つの配線層と2つのプレーン層とを有する場合について説明する。
実装基板10は、プレーン層L11及びL12と、配線層L13と、絶縁体層100、110及び120と、導電体層12と、導電体層PWa及びGNDaとをさらに含む。配線層L13上には、絶縁体層100、プレーン層L12、絶縁体層110、プレーン層L11、絶縁体層120、及び配線層L10が、この順番に積層されている。絶縁体層110、120及び130は、例えば、プリプレグである。
プレーン層L11は、導電体層PWaを含む。導電体層PWaは、XY平面に沿って広がった板状の導電体である。導電体層PWaには、例えば、図示が省略されたビアホールを介して電源電圧が印加される。導電体層PWaには、ビアホールが貫通して設けられていてもよい。導電体層PWaとビアホールとの間には、アンチパッド部AP(絶縁体層INS)が形成され得る。
プレーン層L12は、導電体層GNDaを含む。導電体層GNDは、XY平面に沿って広がった板状の導電体である。導電体層GNDaは、例えば、図示が省略されたビアホールを介して、接地される。導電体層GNDaには、ビアホールが貫通して設けられていてもよい。導電体層GNDaとビアホールとの間には、アンチパッド部AP(絶縁体層INS)が形成され得る。
配線層L13は、導電体層12を含む。導電体層12は、配線層L13の回路パターンに対応する。配線層L13の回路パターンは、図示が省略されたビアホールを介して、異なる配線層に設けられた導電体と電気的に接続され得る。
半導体パッケージ20の基板22は、プレーン層L21及びL22と、配線層L23と、絶縁体層200、210及び220と、ビアホール25及び26と、導電体層PWb及びGNDbとをさらに含む。配線層L20上に、絶縁体層200、プレーン層L21、絶縁体層210、プレーン層L22、絶縁体層220、及び配線層L23が、この順番に積層されている。絶縁体層210、220及び230は、例えば、プリプレグである。ビアホール25及び26は、Z方向に延伸した部分を有する配線(導電体)である。
プレーン層L21は、導電体層PWbを含む。導電体層PWbは、XY平面に沿って広がった板状の導電体である。導電体層PWbには、例えば、図示が省略されたビアホールを介して電源電圧が印加される。導電体層PWbには、ビアホールが貫通して設けられていてもよい。導電体層PWaとビアホールとの間には、アンチパッド部AP(絶縁体層INS)が形成され得る。導電体層PWbは、ビアホールと電気的に接続されていてもよい。
プレーン層L22は、導電体層GNDbを含む。導電体層GNDbは、XY平面に沿って広がった板状の導電体である。導電体層GNDbは、図示が省略されたビアホールを介して、接地される。導電体層GNDbには、ビアホールが貫通して設けられていてもよい。導電体層GNDbとビアホールとの間には、アンチパッド部AP(絶縁体層INS)が形成され得る。導電体層GNDbは、ビアホールと電気的に接続されていてもよい。
配線層L23は、基板22とICチップ21とを接続するワイヤーボンディングが接続される複数のパッド部(図示せず)と、ビアホール25の一端に設けられたパッド部と、ビアホール26の一端に設けられたパッド部とを含む。ビアホール25の他端は、パッド部PDb(2,4)に対応する。ビアホール26の他端は、パッド部PDb(3,4)に対応する。ビアホール25及び26のそれぞれの他端は、ICチップ21と電気的に接続される。
パッド部PDb(1,4)には、はんだボールSBが接している。パッド部PDb(1,4)は、接したはんだボールSBを介して、対向するパッド部PDa(1,4)(すなわち、伝送線路TLに接続されたパッド部PDa)に接続される。パッド部PDb(1,4)に接したはんだボールSBは、実装部品MCの一端に接している。パッド部PDb(1,4)は、例えば、配線層L20以外の層に設けられた導電体との接続を有しない。パッド部PDb(1,4)と、配線層L20以外の層に設けられた回路パターンとは、絶縁されていることが好ましい。
パッド部PDb(2,4)には、はんだ部SPが接している。すなわち、ビアホール25の他端には、はんだ部SPが設けられている。パッド部PDb(2,4)に接したはんだ部SPは、実装部品MCの他端に接している。実装部品MCは、パッド部PDb(1,4)に接したはんだボールSBと、パッド部PDb(2,4)に接したはんだ部SPとによって固定されている。実装部品MCは、絶縁体を介して基板22に接していてもよい。パッド部PDb(2,4)に接したはんだ部SPは、例えば、対向するパッド部PDa(2,4)から離れている。すなわち、実装基板10に半導体パッケージ20が実装された状態において、はんだ部SPは、実装基板10と接しない。
パッド部PDb(3,4)には、はんだボールSBが接している。すなわち、ビアホール26の他端には、はんだボールSBが設けられている。パッド部PDb(3,4)は、接したはんだボールSBを介して、対向するパッド部PDa(3,4)に接続される。パッド部PDa(3,4)は、図示が省略されたビアホールを介して、実装基板10の配線層L13に形成された回路パターンや、導電体層PWaや、導電体層GNDaなどに接続され得る。
[1-2]実施形態の効果
実施形態に係る電子デバイス1の実装基板10に実装された半導体パッケージ20は、インピーダンスの整合が考慮された伝送線路TL及び実装部品MCを介して、実装基板10のコネクタ部CPに接続される。
実施形態に係る電子デバイス1において、コネクタ部CPは、伝送線路TLと、パッド部PDa(1,4)及びPDb(1,4)間のはんだボールSBと、実装部品MCと、パッド部PDb(2,4)に接したはんだ部SPとを介して、ICチップ21に接続される。このように、実施形態に係る電子デバイス1では、コネクタ部CPに入力された信号が、1つの伝送線路TLを介して半導体パッケージ20のICチップ21に伝搬する。つまり、実施形態に係る電子デバイス1では、コネクタ部CPと半導体パッケージ20との間でインピーダンスが不連続になり得る部分が、コネクタ部CPと伝送線路TLとの接続部分と、伝送線路TLと連続的に設けられたパッド部PDa(1,4)とはんだボールSBとの接続部分と、はんだボールSBと実装部品MCとの接続部分と、実装部品MCとはんだ部SPとの接続部分との組に集約されている。
その結果、実施形態に係る電子デバイス1は、インピーダンスの不連続を解消することが可能な回路パターンの設計、すなわちSI(Signal Integrity)特性を最適化する設計を簡易にすることができる。従って、実施形態に係る電子デバイス1は、BGAを使用した電子デバイス1の信号品質を改善することができる。
また、実施形態に係る電子デバイス1では、コネクタ部CPに入力された信号の経路に直列に接続された実装部品MCが、半導体パッケージ20の基板22の下面に設けられたはんだボールSBとはんだ部SPとの間に配置されている。その結果、実施形態に係る電子デバイス1は、実装基板10において、インピーダンスの整合が考慮された配線レイアウトの面積を削減し、且つ配線レイアウトの制約を緩和することができる。
さらに、実施形態に係る電子デバイス1の実装基板10は、電子デバイス1の製造時において作業工数を増加させる要因となる特殊な形状を有する配線レイアウトを使用することなく、電子デバイス1のSI特性を改善することができる。その結果、実施形態に係る電子デバイス1は、電子デバイス1の製造コストを削減することができる。
[2]変形例
実施形態に係る電子デバイス1は、様々な変形が可能である。以下に、実施形態に係る電子デバイス1の変形例として、第1~第6変形例について説明する。
[2-1]第1変形例
図7は、第1変形例に係る電子デバイス1aの構造の一例を示す断面図である。図7は、電子デバイス1aにおいて、パッド部PDb(1,4)、PDb(2,4)及びPDb(3,4)と実装部品MCとを含み、且つXZ平面に沿った断面を示している。第1変形例に係る電子デバイス1aは、実装基板10及び半導体パッケージ20aを備える。半導体パッケージ20aは、実施形態に係る電子デバイス1に対して、実装部品MCの他端が接続されたはんだ部SPが、はんだボールSBに置き換えられた構成を有する。
第1変形例において、実装部品MCの一端及び他端は、それぞれパッド部PDb(1,4)に接したはんだボールSBと、パッド部PDb(2,4)に接したはんだボールSBとに接している。第1変形例において、実装部品MCは、パッド部PDb(1,4)に接したはんだボールSBと、パッド部PDb(2,4)に接したはんだボールSBとによって固定されている。また、第1変形例において、パッド部PDb(2,4)に接したはんだボールSBは、パッド部PDa(2,4)に接している。第1変形例に係る電子デバイス1aのその他の構成は、実施形態に係る電子デバイス1と同様である。
第1変形例では、実装部品MCの他端が接続されたはんだ部SPが、はんだボールSBに置き換えられている。第1変形例に係る電子デバイス1bによれば、実施形態と同様の効果を得ることができる。
[2-2]第2変形例
図8は、第2変形例に係る電子デバイス1bの構造の一例を示す断面図である。図8は、電子デバイス1bにおいて、パッド部PDb(1,4)、PDb(2,4)及びPDb(3,4)と実装部品MC1及びMC2とを含み、且つXZ平面に沿った断面を示している。第2変形例に係る電子デバイス1bは、実装基板10a及び半導体パッケージ20bを備える。実装基板10aでは、パッド部PDa(2,4)に、はんだ部SPaが設けられている。半導体パッケージ20bでは、パッド部PDb(2,4)に、はんだ部SPbが設けられている。そして、電子デバイス1cは、はんだ部SPaと、パッド部PDb(1,4)に接続されたはんだボールSBとの間に、実装部品MC1が接続されている。はんだ部SPaと、はんだ部SPbとの間に、実装部品MC2が接続されている。
第2変形例における実装部品MC1は、例えば、カップリングコンデンサである。第2変形例における実装部品MC2は、例えば、ダイオードである。実装部品MC2が接続されたパッド部PDa(2,4)は、例えば、ビアホールを介して、導電体層GNDaに電気的に接続される。ダイオードのアノード及びカソードは、ダイオードの種別に応じて、はんだ部SPa及びSPbの一方及び他方にそれぞれ接続される。例えば、実装部品MC2がPN接合ダイオードである場合、ダイオードのアノードがはんだ部SPbに接続され、ダイオードのカソードがはんだ部SPaに接続される。
第2変形例では、実装基板10と半導体パッケージ20の接続面との間に、ダイオードなどの電子部品が実装されている。第2変形例に係る電子デバイス1cによれば、実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、第2変形例に係る電子デバイス1bは、パッド部PDa(2,4)とパッド部PDb(2,4)との間に接続されたダイオードによって、ESD(Electrostatic Discharge)耐圧及びCDM耐圧を改善することができる。
[2-3]第3変形例
図9は、第3変形例に係る電子デバイス1cの構造の一例を示す断面図である。図9は、電子デバイス1cにおいて、パッド部PDb(1,4)、PDb(2,4)及びPDb(3,4)と実装部品MCとを含み、且つXZ平面に沿った断面を示している。第3変形例に係る電子デバイス1cは、実装基板10b及び半導体パッケージ20cを備える。実装基板10bでは、プレーン層L11が、アンチパッド部APaを有している。半導体パッケージ20cでは、プレーン層L21が、アンチパッド部APbを有している。
アンチパッド部APaは、プレーン層L11内で伝送線路TLが接続されたはんだボールSBに接したパッド部PDa(1,4)とZ方向に対向する部分に設けられている。アンチパッド部APaの平面形状は、パッド部PDa(1,4)と同じであってもよいし、異なっていてもよい。アンチパッド部APaの平面形状は、パッド部PDa(1,4)とPDb(1,4)との間のはんだボールSBの接点におけるインピーダンスの整合をとることが可能なように適宜設計され得る。
アンチパッド部APbは、プレーン層L21内で伝送線路TLが接続されたはんだボールSBに接したパッド部PDb(1,4)とZ方向に対向する部分に設けられている。アンチパッド部APbの平面形状は、パッド部PDb(1,4)と同じであってもよいし、異なっていてもよい。アンチパッド部APbの平面形状は、パッド部PDa(1,4)とPDb(1,4)との間のはんだボールSBの接点におけるインピーダンスの整合をとることが可能なように適宜設計され得る。
第3変形例では、プレーン層L11及びL21にそれぞれアンチパッド部APa及びAPbが設けられている。第3変形例に係る電子デバイス1cによれば、実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、第3変形例に係る電子デバイス1cは、プレーン層L11及びL21に設けられたアンチパッド部APbによって、パッド部PDa(1,4)とPDb(1,4)との間のはんだボールSBの接点における寄生容量を低減することが出来る。これにより、第3変形例に係る電子デバイス1cは、アンチパッド部APa及びAPbのレイアウトに応じてインピーダンスの不連続を低減させることができ、電子デバイス1cの信号品質を改善することができる。なお、第3変形例において、アンチパッド部APa及びAPbは、少なくとも一方が設けられていればよい。
[2-4]第4変形例
図10は、第4変形例に係る電子デバイス1dの構造の一例を示すテーブルである。図10の(A)及び(B)は、それぞれ第4変形例の第1の例に係る電子デバイス1d_1、及び第4変形例の第2の例に係る電子デバイス1d_2に対応する。図10の(A)及び(B)のそれぞれは、基板22の配線層L10において、伝送線路TLが電気的に接続されるパッド部PDbを含む領域におけるアンチパッド部APの平面レイアウトを示している。
図10の(A)に示すように、第4変形例の第1の例に係る電子デバイス1d_1では、実装部品MCがそれぞれ接続されたパッド部PDb(1,4)及びPDb(2,4)の周囲をまとめて囲うアンチパッド部APcが設けられている。その他のパッド部PDbの周囲は、実施形態と同様に、1つのアンチパッド部APにより囲われている。電子デバイス1d_1のその他の構造は、実施形態に係る電子デバイス1と同様である。
図10の(B)に示すように、第4変形例の第2の例に係る電子デバイス1d_2では、実装部品MCがそれぞれ接続されたパッド部PDb(1,4)及びPDb(2,4)の周囲と、パッド部PDb(2,4)と隣り合うパッド部PDb(3,4)の周囲とをまとめて囲うアンチパッド部APdが設けられている。言い換えると、アンチパッド部APdは、実装部品MCが接続されたパッド部PDb(1,4)及びPDb(2,4)と、パッド部PDb(1,4)又はPDb(2,4)と隣り合うパッド部PDbとのそれぞれの周囲をまとめて囲うように設けられている。電子デバイス1d_2のその他の構造は、実施形態に係る電子デバイス1と同様である。
第4変形例では、配線層L20にアンチパッド部APcやAPdが設けられている。第4変形例に係る電子デバイス1cによれば、実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、第4変形例に係る電子デバイス1dは、アンチパッド部APcやAPdのレイアウトを利用することによって、パッド部PDa(1,4)とPDb(1,4)との間のはんだボールSBの接点における寄生容量の低減量を調整することが出来る。これにより、第4変形例に係る電子デバイス1dは、インピーダンスの不連続を低減させることができ、電子デバイス1dの信号品質を改善することができる。なお、アンチパッド部APc及びAPdのそれぞれは、配線層L10に設けられてもよい。はんだボールSBの接点における寄生容量は、配線層L10におけるアンチパッド部APのレイアウトに応じてさらに調整され得る。
[2-5]第5変形例
図11は、第5変形例に係る電子デバイス1eの構成の一例を示すブロック図である。電子デバイス1eは、実装基板10c及び半導体パッケージ20eを備える。実装基板10cは、コネクタ部CP1及びCP2と、伝送線路TL1及びTL2を有する。半導体パッケージ20eは、ICチップ21aと、はんだボールSB1及びSB2と、はんだ部SP1及びSP2と、実装部品MCa及びMCbとを有する。伝送線路TL1及びTL2は、差動信号配線である。
電子デバイス1eにおいて、コネクタ部CP1は、伝送線路TL1と、はんだボールSB1と、実装部品MCaと、はんだ部SP1とを介して、ICチップ21aに接続される。実装部品MCaの一端及び他端は、実施形態と同様に、はんだボールSB1及びはんだ部SP1にそれぞれ接している。電子デバイス1eにおいて、コネクタ部CP2は、伝送線路TL2と、はんだボールSB2と、実装部品MCbと、はんだ部SP2とを介して、ICチップ21aに接続される。実装部品MCbの一端及び他端は、実施形態と同様に、はんだボールSB1及びはんだ部SP1にそれぞれ接している。第5変形例に係る電子デバイス1eのその他の構成は、実施形態と同様である。
第5変形例では、実施形態で説明された構造は、差動信号配線に適用されている。第5変形例に係る電子デバイス1eによれば、実施形態と同様の効果を得ることができる。
[2-6]第6変形例
図12は、第6変形例に係る電子デバイス1fの構造の一例を示すテーブルである。図12の(A)、(B)、(C)、(D)、(E)及び(F)は、それぞれ第6変形例の第1の例に係る電子デバイス1f_1、第6変形例の第2の例に係る電子デバイス1f_2、第6変形例の第3の例に係る電子デバイス1f_3、第6変形例の第4の例に係る電子デバイス1f_4、第6変形例の第5の例に係る電子デバイス1f_5、及び第6変形例の第6の例に係る電子デバイス1f_6に対応する。図13の(A)、(B)、(C)、(D)、(E)及び(F)のそれぞれは、基板22の配線層L10において、伝送線路TL1及びTL2がそれぞれ電気的に接続され且つ隣り合う2つのパッド部PDbを含む領域におけるアンチパッド部APの平面レイアウトを示している。
図12の(A)に示すように、第6変形例の第1の例に係る電子デバイス1f_1ではパッド部PDbのそれぞれに、1つのパッド部PDbの周囲を囲うアンチパッド部APが設けられている。
図12の(B)に示すように、第6変形例の第2の例に係る電子デバイス1f_2では、実装部品MCaの一端及び他端がそれぞれ接続されたパッド部PDb(1,4)及びPDb(2,4)の周囲をまとめて囲うアンチパッド部APcが設けられる。同様に、電子デバイス1f_2では、実装部品MCbの一端及び他端がそれぞれ接続されたパッド部PDb(1,5)及びPDb(2,5)の周囲をまとめて囲うアンチパッド部APcが設けられている。電子デバイス1f_1のその他の構造は、実施形態に係る電子デバイス1と同様である。
図12の(C)に示すように、第6変形例の第3の例に係る電子デバイス1f_3では、実装部品MCaの一端及び他端がそれぞれ接続されたパッド部PDb(1,4)及びPDb(2,4)の周囲と、パッド部PDb(2,4)と隣り合うパッド部PDb(3,4)の周囲とをまとめて囲うアンチパッド部APdが設けられる。同様に、電子デバイス1f_3では、実装部品MCbの一端及び他端がそれぞれ接続されたパッド部PDb(1,5)及びPDb(2,5)の周囲と、パッド部PDb(2,5)と隣り合うパッド部PDb(3,5)の周囲とをまとめて囲うアンチパッド部APdが設けられる。電子デバイス1f_2のその他の構造は、実施形態に係る電子デバイス1と同様である。
図12の(D)に示すように、第6変形例の第4の例に係る電子デバイス1f_4では、実装部品MCaの一端が接続されたパッド部PDb(1,4)の周囲と、実装部品MCbの一端が接続されたパッド部PDb(1,5)の周囲とをまとめて囲うアンチパッド部APeが設けられる。同様に、電子デバイス1f_4では、実装部品MCaの他端が接続されたパッド部PDb(1,4)の周囲と、実装部品MCbの他端が接続されたパッド部PDb(1,5)の周囲とをまとめて囲うアンチパッド部APeが設けられる。電子デバイス1f_4のその他の構造は、実施形態に係る電子デバイス1と同様である。
図12の(E)に示すように、第6変形例の第5の例に係る電子デバイス1f_5では、実装部品MCaの一端及び他端がそれぞれ接続されたパッド部PDb(1,4)及びPDb(2,4)の周囲と、実装部品MCbの一端及び他端がそれぞれ接続されたパッド部PDb(1,5)及びPDb(2,5)の周囲とをまとめて囲うアンチパッド部APfが設けられる。電子デバイス1f_5のその他の構造は、実施形態に係る電子デバイス1と同様である。
図12の(F)に示すように、第6変形例の第6の例に係る電子デバイス1f_6では、実装部品MCaの一端及び他端がそれぞれ接続されたパッド部PDb(1,4)及びPDb(2,4)の周囲と、パッド部PDb(2,4)と隣り合うパッド部PDb(3,4)の周囲と、実装部品MCbの一端及び他端がそれぞれ接続されたパッド部PDb(1,5)及びPDb(2,5)の周囲と、パッド部PDb(2,5)と隣り合うパッド部PDb(3,5)の周囲とをまとめて囲うアンチパッド部APgが設けられる。言い換えると、アンチパッド部APgは、実装部品MCaが接続されたパッド部PDb(1,4)及びPDb(2,4)と、パッド部PDb(1,4)又はPDb(2,4)と隣り合うパッド部PDbと、実装部品MCbが接続されたパッド部PDb(1,5)及びPDb(2,5)と、パッド部PDb(1,5)又はPDb(2,5)と隣り合うパッド部PDbとのそれぞれの周囲をまとめて囲うように設けられている。電子デバイス1f_6のその他の構造は、実施形態に係る電子デバイス1と同様である。
第6変形例では、アンチパッド部APの形状は、様々な変形が可能である。配線層L20には、アンチパッド部APc、APd、APe、APf、及びAPgの少なくとも一つが設けられている。第6変形例に係る電子デバイス1fによれば、実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、第6変形例に係る電子デバイス1fは、アンチパッド部APc、APd、APe、APf、及びAPgなどのレイアウトを利用することによって、パッド部PDa(1,4)とPDb(1,4)との間のはんだボールSBの接点における寄生容量の低減量を調整することが出来る。これにより、第6変形例に係る電子デバイス1fは、インピーダンスの不連続を低減させることができ、電子デバイス1fの信号品質を改善することができる。なお、アンチパッド部APc、APd、APe、APf、及びAPgのそれぞれは、配線層L10に設けられてもよい。はんだボールSBの接点における寄生容量は、配線層L10におけるアンチパッド部APのレイアウトに応じてさらに調整され得る。
[3]その他
実施形態で説明に使用されたパッド部PDの座標は、あくまで一例である。実施形態では、伝送線路TLにパッド部PDa(1.4)が接続される場合について説明したが、これに限定されない。伝送線路TLに接続されるパッド部PDaは、実装基板10の設計に応じて適宜変更され得る。実装基板10と半導体パッケージ20とを接続するはんだボールSBの数及び配置は、自由に設計され得る。電子デバイス1において、はんだボールSBとパッド部PDbとの間に、はんだ部SPが設けられてもよい。実装部品MCの一端及び他端がはんだ部SPによって固定された後に、半導体パッケージ20の基板22の下部に複数のはんだボールSBが形成されてもよい。
実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。
[4]比較例
次に、比較例に係る電子デバイス2について説明する。図13は、比較例に係る電子デバイス1aにおける実装部品の配置の一例を示す斜視図である。比較例に係る電子デバイス2は、実装基板10d及び半導体パッケージ20fを備える。比較例に係る電子デバイス2は、伝送線路TLa及びTLbを有する。
電子デバイス2において、伝送線路TLaの一端は、コネクタ部CPに接続される。電子デバイス2において、伝送線路TLaの他端は、実装部品MCの一端に接続される。電子デバイス2において、実装部品MCの他端は、伝送線路TLbの一端に接続される。電子デバイス2において、伝送線路TLbの他端は、実装基板10dのパッド部PDaに接続される。電子デバイス2において、実装基板10dのパッド部PDaは、はんだボールSBを介して、半導体パッケージ20fのパッド部PDbに接続される。電子デバイス2の実装部品MCは、平面視において半導体パッケージ20fと重ならない領域に配置されている。
比較例に係る電子デバイス2において、コネクタ部CPは、伝送線路TLaと、実装部品MCと、伝送線路TLbと、パッド部PDa(1,4)と、はんだボールSBと、パッド部PDb(2,4)とを介して、ICチップ21に接続される。つまり、比較例に係る電子デバイス2では、コネクタ部CPに入力された信号が、少なくとも2つの伝送線路TLa及びTLbを介して半導体パッケージ20fのICチップ21に伝搬する。
その結果、比較例に係る電子デバイス2では、例えば、コネクタ部CPと伝送線路TLaとの接続部分と、伝送線路TLaと実装部品MCとの接続部分と、実装部品MCと伝送線路TLbとの接続部分と、伝送線路TLb(パッド部PDa)とはんだボールSBの接続部分とのそれぞれにおいてインピーダンスが不連続になり得る。また、比較例に係る電子デバイス2においてインピーダンスの整合をとるためには、実装基板10d上の回路パターンのレイアウトに制約が生じ得る。
1…電子デバイス
10…実装基板
11,12…導電体層
100,110,120…絶縁体層
20…半導体パッケージ
21…ICチップ
22…基板
23…封止部材
24…導電体層
25,26…ビアホール
200,210,220…絶縁体層
PW,GND…導電体層
INS…絶縁体層
TL…伝送線路
MC…実装部品
CP…コネクタ部
PD…パッド部
AP…アンチパッド部
SB…はんだボール
SP…はんだ部

Claims (20)

  1. 第1コネクタ部と、上面に一定の間隔で格子状に配置された複数の第1パッド部と、前記複数の第1パッド部に含まれた第2パッド部と前記第1コネクタ部とを接続する第1伝送線路とを有する第1基板と、
    下面に前記複数の第1パッド部と第1方向それぞれ対向して配置された複数の第3パッド部を有する第2基板と、
    前記複数の第3パッド部に含まれた第4パッド部と前記第2パッド部とのそれぞれに接続された第1導電体と、
    前記複数の第3パッド部に含まれた第5パッド部に接続された第2導電体と、
    一端及び他端が前記第1導電体及び前記第2導電体にそれぞれ接した第1電子部品とを備える、
    電子デバイス。
  2. 前記第4パッド部と前記第5パッド部とは、隣り合っている、
    請求項1に記載の電子デバイス。
  3. 前記第1導電体は、前記第1導電体の上方の層に設けられた導電体と離隔及び絶縁されている、
    請求項1に記載の電子デバイス。
  4. 前記第1コネクタ部と前記第2パッド部との間に接続された電子部品を有しない、
    請求項1に記載の電子デバイス。
  5. 前記第1導電体は、はんだボールであり、
    前記第2導電体は、はんだペーストである、
    請求項1に記載の電子デバイス。
  6. 前記第2導電体は、前記複数の第1パッド部に含まれ且つ前記第5パッド部と前記第1方向に対向して配置された第6パッド部に接続され、
    前記第1導電体及び前記第2導電体のそれぞれは、はんだボールである、
    請求項1に記載の電子デバイス。
  7. 前記第1電子部品は、カップリングコンデンサである、
    請求項1に記載の電子デバイス。
  8. 前記第2導電体と、前記複数の第1パッド部に含まれ且つ前記第5パッド部と前記第1方向に対向して配置された第6パッド部との間に接続された第2電子部品をさらに備え、
    前記第2電子部品は、ダイオードである、
    請求項7に記載の電子デバイス。
  9. 前記第1基板は、前記複数の第1パッド部を含む第1層と、絶縁体層を介して前記第1層と隣り合う第2層とを有し、
    前記第2基板は、前記複数の第3パッド部を含む第3層と、絶縁体層を介して前記第1層と隣り合う第4層とを有し、
    前記第1基板の前記第2層内で前記第2パッド部と前記第1方向に対向する部分と、前記第2基板の前記第4層内で前記第4パッド部と前記第1方向に対向する部分との少なくとも一方に、アンチパッド部が設けられる、
    請求項1に記載の電子デバイス。
  10. 前記第2基板は、前記複数の第3パッド部をそれぞれ囲う複数のアンチパッド部をさらに有する、
    請求項1に記載の電子デバイス。
  11. 前記第2基板は、前記第4パッド部と前記第5パッド部とのそれぞれを囲うアンチパッド部をさらに有する、
    請求項1に記載の電子デバイス。
  12. 前記第2基板は、前記第4パッド部と、前記第5パッド部と、前記複数の第3パッド部に含まれ且つ前記第4パッド部又は前記第5パッド部と隣り合う第7パッド部とのそれぞれを囲うアンチパッド部をさらに有する、
    請求項1に記載の電子デバイス。
  13. 第3導電体と、第4導電体と、第3電子部品とをさらに備え、
    前記第1基板は、第2コネクタ部と、前記複数の第1パッド部に含まれ且つ前記第2パッド部と第2方向に隣り合う第8パッド部と前記第2コネクタ部とを接続する第2伝送線路とをさらに有し、
    前記第3導電体は、前記複数の第3パッド部に含まれた第9パッド部と前記第8パッド部とのそれぞれに接続され、
    前記第4導電体は、前記複数の第3パッド部に含まれ且つ前記第9パッド部と第3方向に隣り合う第10パッド部に接続され、
    前記第1電子部品の一端及び他端は、前記第3導電体及び前記第4導電体にそれぞれ接している、
    請求項1に記載の電子デバイス。
  14. 前記第1コネクタ部と前記第2パッド部との間に接続された電子部品と、前記第2コネクタ部と前記第8パッド部との間に接続された電子部品とのそれぞれを有しない、
    請求項13に記載の電子デバイス。
  15. 前記第2基板は、前記複数の第3パッド部をそれぞれ囲う複数のアンチパッド部をさらに有する、
    請求項13に記載の電子デバイス。
  16. 前記第2基板は、前記第4パッド部と前記第5パッド部とのそれぞれを囲う第1アンチパッド部と、前記第9パッド部と前記第10パッド部とのそれぞれを囲い且つ前記第1アンチパッド部と異なる第2アンチパッド部とをさらに有する、
    請求項13に記載の電子デバイス。
  17. 前記第2基板は、前記第4パッド部と、前記第5パッド部と、前記複数の第3パッド部に含まれ且つ前記第4パッド部又は前記第5パッド部と隣り合う第7パッド部とのそれぞれを囲う第1アンチパッド部と、前記第9パッド部と、前記第10パッド部と、前記複数の第3パッド部に含まれ且つ前記第9パッド部又は前記第10パッド部と隣り合う第11パッド部とのそれぞれを囲う第2アンチパッド部とさらに有する、
    請求項13に記載の電子デバイス。
  18. 前記第2基板は、前記第4パッド部と前記第9パッド部とのそれぞれを囲う第1アンチパッド部と、前記第5パッド部と前記第10パッド部とのそれぞれを囲い且つ前記第1アンチパッド部と異なる第2アンチパッド部とをさらに有する、
    請求項13に記載の電子デバイス。
  19. 前記第2基板は、前記第4パッド部と前記第5パッド部と前記第9パッド部と前記第10パッド部とのそれぞれを囲うアンチパッド部をさらに有する、
    請求項13に記載の電子デバイス。
  20. 前記第2基板は、前記第4パッド部と、前記第5パッド部と、前記複数の第3パッド部に含まれ且つ前記第4パッド部又は前記第5パッド部と隣り合う第7パッド部と、前記第9パッド部と、前記第10パッド部と、前記複数の第3パッド部に含まれ且つ前記第9パッド部又は前記第10パッド部と隣り合う第11パッド部とのそれぞれを囲うアンチパッド部をさらに有する、
    請求項13に記載の電子デバイス。
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