JP3626631B2 - LSI chip mounting structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はLSIチップの実装構造に関するものであり、特にシリコン基板ボールグリッドアレイに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、LSIパッドの微細化は急速に進んでいる。これは、CSP(チップ・サイズ・パッケージ)実装、フリップチップ実装が普及してきたことを示している。回路実装学会誌(VOL.11 No.7 NOV.1996)P.469の図に示すように、現在ではボールグリッドアレイに搭載するLSIについてもフリップチップ実装することが一般的になってきている。簡単な断面図を図4に示す。プリント基板にフリップチップ実装をする場合、図4にも示すような通常の貫通スルーホールのプリント基板6ではフリップチップを受けるパッドを製造することができないため、表面にビルドアップ層を1〜2層形成し、微細なパッドを製造している。図4では、ビルドアップ層11がコア基板12の両表面に形成されている。また、COB(チップ・オン・ボード)をフリップチップ実装で行う場合を図5に示す。COBは、フリップチップLSIを基板に直接搭載する実装方式である。図5において、LSI1を実装するために、ビルドアップ配線基板21はビルドアップ層20を形成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、その微細化されたフリップチップを実装する実装基板、ケース基板についてその進歩はLSIの進歩に対して決して早いとは言えない。現在、2000ピンクラスのLSIを実装するためにはビルドアップ層は4層必要となる。多層化することは非常に困難なことであり、価格の上昇の要因となってしまう。LSIのパッドにおいて更なる微細化が進んだ場合、ビルドアップ層は多層化、微細化を進める必要がある。
【0004】
また、COBに用いるビルドアップ基板のビルドアップ層は、フリップチップを搭載するエリアだけに形成することはできないため、フリップチップ用多ピンLSIが1個でも搭載する場合には、基板全面をビルドアップ層を形成する。そのためビルドアップ基板は面積が大きくなると歩留まりの低下、コストの上昇を招くことになる。
【0005】
ビルドアップ基板の他に、従来技術による微細化配線が可能な基板としては、ガラスセラミックのベース基板の上に銅のパターンとポリイミドとを積層した基板もあるが、これはビルドアップ基板以上に高価でありコストアップの原因になる。
【0006】
本発明の目的は、LSIのプロセスを使用することによりLSIの微細化に対応したLSIチップの実装構造を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第1の基板と、前記第1の基板上に実装される第2の基板と、前記第2の基板上に実装されるLSIチップと、前記第2の基板に積層され、前記LSIチップと同等の熱膨張係数を有する補強板とを含み、前記LSIチップ及び前記第2の基板は、シリコンで形成され、前記第2の基板は、前記LSIチップの入出力パッドを介して前記LSIチップと接続され、接続用パッド、及び、前記LSIチップの入出力パッドと前記接続用パッドとを接続する配線を有し、前記接続用パッドを介して前記第1の基板に接続され、前記配線により前記LSIチップの入出力パッドのピンのピッチが前記接続用パッドのピンのピッチまで展開されていることを特徴とするLSIチップの実装構造が得られる。
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図1〜図3を参照して詳細に説明する。1はLSIチップである。LSIチップ(ベアチップ)1は回路面に入出力パッド8(図2参照)を有するベアチップである。入出力パッド8は0.1mmピッチで2000ピンを配列している。図2に示すようにLSIチップ1の外形は10mmでほぼフルグリッドに入出力パッド8を配列している。3はシリコン基板であり、信号層1層、GND、及び電源層からなる。
【0015】
シリコン基板3には、シリコン基板3とプリント基板6を接続するPWB(プリンテッド ワイヤリング ボード)接続パッド9が形成されている。シリコン基板3の内部の配線は入出力パッド8とPWB接続パッド9を接続するものである。配線ルールはLSIチップ1内部よりも粗いが、0.1mmピッチのパッドに対しては配線層1層で十分に引くことができる。配線ルールは最も微細なところで線幅及び間隙をそれぞれ0.01mm及び0.01mmとした。φ0.6mmのPWB接続用パッド9は1.0mmピッチで2000個二次元に配列している。
【0016】
LSIチップ1の入出力パッド8のピンのピッチはPWB接続パッド9のピンのピッチまで展開することができることに本発明の特徴がある。シリコン基板1の外形は図3に示すように、50mm程度であり、その板厚は1mm程度である。
【0017】
4は窒化アルミの板であり、その板厚は1mmである。窒化アルミ板4は、シリコン基板3の補強のために使用している。窒化アルミは熱膨張係数がシリコンに近くシリコンと接着する場合に反りが小さいという優れた効果を有する。また、熱伝導率も高いためLSIの発熱を放出する役目を果たすことができる。尚、本実施の形態では上記補強板として窒化アルミ板を用いたが、熱膨張係数がシリコンに近く、熱伝導率が高い材料で形成されていれば他の材料でもよい。
【0018】
2はシリコン基板3と窒化アルミ板4を機械的に接合するための接着剤である。接着剤には接合の信頼性が必要であることはもちろん、熱の伝達経路にもなるため熱伝導率の良いものを選択する必要がある。本実施の形態では、熱伝導率の良いAg(銀)を含んだエポキシ接着剤を使用している。接着剤の厚さは100μm以下となるようにコントロールすることが望ましい。
【0019】
5は、シリコン基板3とプリント基板6を電気的に接続するはんだバンプである。LSIの高さが0.5〜0.6mmあるため、はんだバンプ5は0.8mm程度を確保する必要がある。はんだバンプ5は高温はんだ等のコアを入れることにより高さをコントロールすることができるが、共晶はんだのはんだボールだけでも良い。
【0020】
6はプリント基板である。本発明のシリコン基板BGA(ボールグリッドアレイ)を使用することによりプリント基板は微細化を行うこと無しに多ピンBGAを実装することができるため、本実施の形態では、通常のプリント基板を使用することができる。
【0021】
以下、本発明の実装構造を有するシリコン基板ボールグリッドアレイの組立方法について述べる。まず、窒化アルミ板4とシリコン基板3を接着する。接着剤はAgエポを使用した。次に、LSIチップ1をシリコン基板3上にフリップチップ実装した後、アンダーフィル7で樹脂封止する。基板、LSI共にシリコンで同じ材料であるため、アンダーフィルは本来の目的では必要としないが、取り扱いを容易にするため本実施例ではアンダーフィルを充填している。しかしながらアンダーフィルを充填しなくても以下に述べる本発明の効果は得られる。最後に、半田ボールをシリコン基板3上に取り付けることにより、シリコン基板ボールグリッドアレイが完成する。これを、プリント基板6上に搭載した図が図1である。
【0022】
【発明の効果】
本発明は、シリコン基板を採用して、補強板を貼り付けることにより、シリコン基板上でLSIのパッドピッチをPWBのパッドピッチまで展開して半田ボールに接続させて、シリコン基板BGAとしているので、LSIと同じ材料、プロセスを使用することができる。したがって、LSIパッドピッチの微細化に対して、基板の微細化を同等に進歩させることができる。
【0023】
また、多層化を行う必要が無く、ビルドアップ基板、ポリイミド基板の様な多層化による歩留まりの低下、コストのアップを抑えることができる。
【0024】
また、シリコン基板BGAはLSIと同じ材料を使用しているため、反りが少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のLSIチップの実装構造を説明するための図である。
【図2】LSIチップの構造を示した図である。
【図3】本発明のLSIチップの実装構造を有するシリコン基板の構造を示した図である。
【図4】従来のLSIチップの実装構造の一例を説明するための図である。
【図5】従来のLSIチップの実装構造の他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
1 LSIチップ
2 接着剤
3 シリコン基板
4 窒化アルミ板
5 はんだバンプ
6 プリント基板
7 アンダーフィル
8 入出力パッド
9 PWB接続パッド
10,21 ビルドアップ配線基板
11,20 ビルドアップ層
12 コア基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an LSI chip mounting structure, and more particularly to a silicon substrate ball grid array.
[0002]
[Prior art]
In recent years, miniaturization of LSI pads is progressing rapidly. This indicates that CSP (chip size package) mounting and flip chip mounting have become widespread. Journal of Circuit Packaging Society (VOL.11 No.7 NOV.1996) As shown in FIG. 469, at present, flip-chip mounting has also become common for LSIs mounted on ball grid arrays. A simple cross-sectional view is shown in FIG. When flip-chip mounting is performed on a printed circuit board, a pad for receiving a flip chip cannot be manufactured with a normal through-hole printed
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, it cannot be said that the progress of the mounting substrate and the case substrate on which the miniaturized flip chip is mounted is fast compared to the progress of LSI. Currently, four build-up layers are required to mount a 2000 pin class LSI. Multi-layering is very difficult and causes an increase in price. When further miniaturization of LSI pads progresses, the build-up layer needs to be multilayered and miniaturized.
[0004]
In addition, the build-up layer of the build-up substrate used for COB cannot be formed only in the area where the flip chip is mounted. Therefore, when even one flip-chip multi-pin LSI is mounted, the entire surface of the substrate is built up. Form a layer. Therefore, when the area of the build-up substrate is increased, the yield is reduced and the cost is increased.
[0005]
In addition to the build-up board, there is a board in which copper patterns and polyimide are laminated on a glass ceramic base board as a board that can be miniaturized by the conventional technology, but this is more expensive than the build-up board. This causes an increase in cost.
[0006]
An object of the present invention is to provide a mounting structure of an LSI chip corresponding to miniaturization of an LSI by using an LSI process.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the first substrate, the second substrate mounted on the first substrate, the LSI chip mounted on the second substrate, and the second substrate are stacked. A reinforcing plate having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the LSI chip, wherein the LSI chip and the second substrate are made of silicon, and the second substrate is connected via an input / output pad of the LSI chip. Connected to the LSI chip, and connected to the first substrate via the connection pad, and a connection pad and a wiring for connecting the input / output pad of the LSI chip and the connection pad. The LSI chip mounting structure is obtained in which the pitch of the pins of the input / output pads of the LSI chip is expanded to the pitch of the pins of the connection pads by the wiring.
[0008]
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0015]
A PWB (printed wiring board)
[0016]
The present invention is characterized in that the pin pitch of the input /
[0017]
Reference numeral 4 denotes an aluminum nitride plate having a thickness of 1 mm. The aluminum nitride plate 4 is used for reinforcing the
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
A method for assembling a silicon substrate ball grid array having the mounting structure of the present invention will be described below. First, the aluminum nitride plate 4 and the
[0022]
【The invention's effect】
Since the present invention adopts a silicon substrate and affixes a reinforcing plate, the pad pitch of the LSI is expanded to the pad pitch of the PWB on the silicon substrate and connected to the solder ball, thereby forming the silicon substrate BGA. The same materials and processes as LSI can be used. Therefore, the miniaturization of the substrate can be advanced equally to the miniaturization of the LSI pad pitch.
[0023]
In addition, there is no need to increase the number of layers, and a decrease in yield and an increase in cost due to the increase in the number of layers such as a build-up substrate and a polyimide substrate can be suppressed.
[0024]
Further, since the silicon substrate BGA uses the same material as the LSI, there is little warpage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a mounting structure of an LSI chip according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing a structure of an LSI chip.
FIG. 3 is a diagram showing a structure of a silicon substrate having an LSI chip mounting structure according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a conventional LSI chip mounting structure;
FIG. 5 is a diagram for explaining another example of a conventional LSI chip mounting structure;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1の基板上に実装される第2の基板と、
前記第2の基板上に実装されるLSIチップと、
前記第2の基板に積層され、前記LSIチップと同等の熱膨張係数を有する補強板とを含み、
前記LSIチップ及び前記第2の基板は、シリコンで形成され、
前記第2の基板は、
前記LSIチップの入出力パッドを介して前記LSIチップと接続され、
接続用パッド、及び、前記LSIチップの入出力パッドと前記接続用パッドとを接続する配線を有し、
前記接続用パッドを介して前記第1の基板に接続され、
前記配線により前記LSIチップの入出力パッドのピンのピッチが前記接続用パッドのピンのピッチまで展開されていることを特徴とするLSIチップの実装構造。A first substrate;
A second substrate mounted on the first substrate;
An LSI chip mounted on the second substrate;
A reinforcing plate laminated on the second substrate and having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the LSI chip;
The LSI chip and the second substrate are formed of silicon,
The second substrate is
Connected to the LSI chip via the input / output pads of the LSI chip;
A wiring for connecting the connection pad and the input / output pad of the LSI chip and the connection pad;
Connected to the first substrate via the connection pads;
A mounting structure of an LSI chip, wherein a pitch of an input / output pad pin of the LSI chip is expanded to a pitch of a pin of the connection pad by the wiring.
前記第1の面において、前記LSIチップの入出力パッドを介して前記LSIチップと接続されるとともに、前記第1の面に前記接続用パッドが設けられ、
前記第2の面に前記補強板が積層されていることを特徴とする請求項1に記載のLSIチップの実装構造。The second substrate has a first surface and a second surface;
The first surface is connected to the LSI chip via an input / output pad of the LSI chip, and the connection pad is provided on the first surface,
2. The LSI chip mounting structure according to claim 1, wherein the reinforcing plate is laminated on the second surface.
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