JP3825943B2 - 半導体パッケージ及び半導体パッケージ用プリント配線板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源層等を内層に有する多層構造の半導体パッケージ用プリント配線板、あるいはこの配線板を用いて半導体チップのパッケージングを行った半導体パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体パッケージ構造として、信号の電気的特性を向上させるために、べた状の電源層及び接地層を内層に有する多層プリント配線板を用いたものがある。
【0003】
図5に、従来の半導体パッケージに用いられていた半導体パッケージ用プリント配線板110の平面構造を示す。半導体チップを載置する箇所が、キャビティ143として除去されている。このキャビティ143を囲むように接地パターン112が形成され、この接地パターン112の外周に電源パターン113が形成されている。これらの接地パターン112及び電源パターン113はそれぞれ一体にリング状に形成されており、ワイヤボンディングを行う部分の表面が露出し他の部分はソルダーレジスト等の絶縁膜で覆われている。
【0004】
電源ライン113の外周には、複数の信号ピン114が放射状に形成されている。信号ピン114の外周には、配線領域154を隔ててボールグリッドアレイ(以下、BGAという)111が形成されている。このBGA111は、半導体パッケージを図示されていないプリント配線基板上に搭載するときの接続手段である。
【0005】
この半導体パッケージ用プリント配線板110を搭載板上に搭載し、キャビティ143内に半導体チップを搭載した場合におけるキャビティ143の側面周辺を部分的に拡大した平面図が図7であり、図7におけるB−B線に沿う縦断面図が図6である。
【0006】
導電性材料から成る搭載板131上に、絶縁性材料から成る両面テープ132で半導体パッケージ用プリント配線板110が接着されている。プリント配線板110のキャビティ143内には、半導体チップ141が銀ペースト142で接着されている。プリント配線板110は、表面に接地パターン112、電源パターン113、信号ピン114が形成され、内層として接地層121、電源層122が形成されている。接地パターン112、あるいは電源パターン113は、スルーホール123を介して接地層121、電源層122にそれぞれ接続されている。半導体チップ141のパッドとプリント配線板110の接地パターン112、電源パターン113、信号ピン114とは、ボンディングワイヤ151〜153によって接続されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の半導体パッケージ用プリント配線板には、次のような問題があった。
【0008】
キャビティ143の内側面に、スルーホール123と同様のめっきが施され、サイドウォールめっき115を構成している。このようなサイドウォールめっき115は、キャビティ143近傍の接地パターン112を内層の接地層121に接続する役割を果たす。これにより、接地パターン112と接地層121とを短い配線長で接続することができ、また接続面積も大きいことから、電気的特性を向上させることができる。
【0009】
しかしながら、サイドウォールめっき115は通常のスルーホールめっきと異なり、キャビティ143の内側面全体という極めて広い面積を均一にカバーしなければならない。しかも、キャビティ143の側面はキャビティ143の領域を切断した際にバリ等が存在する。よって、このような凹凸のある端面に均一にめっきを施すことは困難であり、歩留まりの低下及びコスト上昇を招いていた。
【0010】
また、接地パターン112は接地層121とサイドウォールめっき115を介して接続することができるが、接地パターン112の外周に設けられた電源パターン113と電源層122との接続は、スルーホール123を介して行う必要がある。この結果、配線長が長くなり、また穴数も限られるため電気的特性が悪化し高速信号の伝達に支障をきたしていた。
【0011】
さらに、図7に示されたように、電源パターン113にワイヤ152をボンディングする必要上、電源パターン113の直下にスルーホール123を設けることはできない。このため、電源パターン113から外側へずらした位置にスルーホール123を形成しなければならない。よって、電源パターン113の外周に配置する信号ピン114が半導体チップ141から遠い距離に位置することとなる。この結果、信号ピン114と半導体チップ141とを接続するボンディングワイヤ153の長さが長くなり、電気特性の悪化を引き起こしていた。
【0012】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電気的特性の向上及びコスト低減を共に達成することが可能な半導体パッケージ及び半導体パッケージ用プリント配線板を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体パッケージは、平面状の搭載板と、前記搭載板に搭載されたプリント配線板と、前記搭載板上における前記プリント配線板のキャビティ内に搭載され、前記プリント配線板と電気的に接続された半導体チップとを備えた半導体パッケージであって、前記プリント配線板は、表面に形成された、ワイヤボンディングを行うための配線パターンと、少なくとも1層の内層と、前記配線パターンの直下に配置され、前記配線パターンと前記内層とを電気的に接続するバンプとを有することを特徴としている。
【0014】
また、本発明の半導体パッケージ用プリント配線板は、半導体チップを載置するようにキャビティが形成され、前記半導体チップと電気的に接続される半導体パッケージ用プリント配線板であって、表面に形成された、ワイヤボンディングを行うための配線パターンと、少なくとも1層の内層と、前記配線パターンの直下に配置され、前記配線パターンと前記内層とを電気的に接続するバンプとを備えたことを特徴とする。
【0015】
ここで、前記配線パターンには、前記キャビティを囲むように配置された第1の配線パターンと、前記キャビティを囲むように前記第1の配線パターンの外周に配置された第2の配線パターンと、前記キャビティを囲むように前記第2の配線パターンの外周に配置された複数の信号ピンとが含まれ、前記内層には、前記バンプを介して前記第1の配線パターンに接続されたべた状の第1の内層と、前記バンプを介して前記第2の配線パターンに接続されたべた状の第2の内層とが含まれてもよい。
【0016】
【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面を参照して説明する。
【0017】
図3に、本実施の形態による半導体パッケージ10の平面構造を示す。半導体チップを載置するため除去されたキャビティ43の周囲を囲むように接地パターン12が形成され、その外周に電源パターン13が形成されている。接地パターン12及び電源パターン13はそれぞれ一体にリング状に形成され、ワイヤボンディングを行う部分の表面が露出した状態で他の部分が絶縁膜で覆われている。電源パターン13の外周に、放射状の信号ピン14が複数本配置されている。信号ピン14の外周に、配線領域54を隔ててBGA11が配置されている。
【0018】
このような半導体パッケージ用プリント配線板10を搭載板上に搭載し、キャビティ43内に半導体チップを搭載したときのキャビティ43の側面周辺における平面構造を部分的に拡大したものを図2に示し、図2のA−A線に沿う縦断面を図1に示す。
【0019】
導電性材料から成る搭載板31上に、絶縁性材料から成る両面テープ32で半導体パッケージ用プリント配線板10が接着されている。プリント配線板10上のキャビティ43内において、半導体チップ41が銀ペースト42で接着されている。
【0020】
プリント配線板10は、上述のように表面に接地パターン12、電源パターン13、信号ピン14が形成され、さらに内層として接地層21、電源層22が形成されている。接地パターン12、電源パターン13は、バンプ24a、24bを介して接地層21、電源層22にそれぞれ接続されている。半導体チップ41のパッドとプリント配線板10の接地パターン12、電源パターン13、信号ピン14とは、ボンディングワイヤ51〜53によって接続されている。
【0021】
ところで、従来のプリント配線板は、上述したようにキャビティ143の内側面にめっきが施されており、このサイドウォールめっき115によって接地パターン112と内層の接地層121とを接続していた。このサイドウォールめっき115は均一に形成することが難しく、歩留まりの低下やコスト上昇を招いていた。
【0022】
これに対し、本実施の形態によるプリント配線板は、キャビティ43の内側面にはめっきが施されておらず、接地パターン12と接地層21とはバンプ24aにより接続されている。同様に、電源パターン13と電源層22とはバンプ24bにより接続されている。このため、サイドウォールめっきがもたらす問題が解消され、歩留まりの向上及びコスト低減に寄与することができる。
【0023】
また、従来のプリント配線板では、電源パターン113と電源層122とがスルーホール123とで接続されており、電源パターン113にボンディングを行う必要上スルーホール123は電源パターン113から外側へずらした位置に設けなければならなかった。この結果、電源パターン113と信号ピン14との間隔を空ける必要があった。
【0024】
本実施の形態では、スルーホールを用いずにバンプ24a及び24bを用いて接地パターン12と接地層21、電源パターン13と電源層22とを接続している。バンプ24a及び24bはボンディングの領域に影響を与えないので、それぞれ接地パターン12と電源パターン13との直下に形成することができる。このため、電源パターン13と信号ピン14との距離を接近させることができ、信号ピン14と半導体チップ41のパッドとを接続するボンディングワイヤの長さを従来よりも短くすることができる。この結果、本実施の形態によれば信号線の長さを短縮して電気的特性を向上させることができる。
【0025】
上記構成を備えた本実施の形態によるプリント配線板は、次のようないわゆるBuried Bump Interconnection Technology(以下、B2itという)技術を用いた 方法により製造することができる。尚、上記実施の形態では内層として2層を有し、表面に1層を有し全体で三層構造となっている。しかし、以下に示すようにさらに裏面側にも配線層を設けて全体で4層構造としてもよい。
【0026】
図4(a)に示されたように、銅箔201上にバンプ202を印刷形成した後、プリプレグ203、銅箔204とを重ね合わせ、図4(b)に示されたように加熱及び加圧を行って積層する。これにより、バンプ202がプリプレグ203を貫通した状態になる。
【0027】
図4(c)のように、銅箔201及び202に対して所望のパターニングを行う。手順としては、銅箔201及び202の表面上にレジストフィルムを貼り付けるドライフィルムラミネート処理を行い、レジストフィルムに露光、現像処理を行う。得られたレジストパターンを用いて銅箔201及び202にエッチングを行い、レジストフィルムを剥離してコアとなる両面配線板206を得る。この後、両面配線板206の表面に形成された銅箔パターン206aに対し、いわゆる黒化処理を行い、銅箔表面に凹凸を付けて粗面化処理を施す。得られた銅箔パターン206aが、それぞれ内層としての接地層及び電源層となる。
【0028】
図4(d)に示されたように、銅箔207、プリプレグ208、両面配線板206、プリプレグ209、銅箔210を重ね合わせる。ここで、銅箔207、210には、両面配線板206の銅箔パターン206aの直下に配置されるようにバンプ213を印刷形成する。この後、図4(e)のように加熱、加圧処理を行って積層する。これにより、バンプ213がプリプレグ208、209を貫通した状態になる。
【0029】
図4(f)に示されたように、銅箔207及び210に対してドライフィルムラミネート、露光、現像、エッチング、レジストフィルムの剥離処理を行い、銅箔パターン212aを形成する。銅箔パターン212aは、接地パターン、電源パターン、信号ピンとなる。接地パターン、電源パターンは、それぞれバンプ202、213を介して両面配線板206の銅箔パターン206aである接地層、電源層と接続される。さらに、ボンディングワイヤを接続する箇所には金めっきが施される。
【0030】
ここで、両面配線板206をバンプ202を用いた積層構造としているが、スルーホールを用いて構成してもよい。
【0031】
上述した実施の形態は一例であって、本発明を限定するものではない。上記実施の形態では、プリント配線板10の表面においてキャビティ43を囲むように内側から順に接地パターン12、電源パターン13、信号ピン14が配置され、内層として上から順に接地層21、電源層22が形成されている。しかし、これらの配列は必要に応じて変形することができる。例えば、接地パターンと電源パターンとの配置を入れ替えたり、接地層と電源層の配置を入れ替えてもよい。また、内層として接地層及び電源層から成る2層のみならず、3層以上備えてもよい。さらに、表面においてリング状の接地パターン及び電源パターンを2つ備えるだけでなく、異なる電源を供給する第2の電源パターン、さらには第3以上の電源パターンを配置してもよい。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体パッケージ及び半導体パッケージ用プリント配線基板によれば、表面に形成された配線パターンと内層とがバンプで接続されており、キャビティの内側面をめっきして接続する必要がないため、歩留まりが向上しコストが低減される。
【0033】
さらに、配線パターンと内層とをスルーホールで接続する場合には、スルーホールを配線パターンの形成領域を越えて形成する必要があるため、キャビティの最も外周に配置した信号ピンと半導体チップとの距離が遠くなるが、バンプを用いた場合は配線パターンの直下にバンプを配置することで、信号ピンと半導体チップとの距離を短縮することができ、電気的特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による半導体パッケージ及びこの半導体パッケージに用いるプリント配線板の縦断面を示した断面図。
【図2】同実施の形態における半導体パッケージにおけるキャビティ周辺を部分的に拡大した平面図。
【図3】同実施の形態におけるプリント配線板の平面構造を示した平面図。
【図4】同実施の形態におけるプリント配線板の製造方法を工程別に示した斜視図。
【図5】従来のプリント配線板の平面構造を示した平面図。
【図6】図7におけるB−B線に沿う縦断面を示した断面図。
【図7】図5に示された半導体パッケージにおけるキャビティ周辺を部分的に拡大した平面図。
【符号の説明】
10 プリント配線板
11 BGA
12 接地パターン
13 電源パターン
14 信号ピン
21 接地層
22 電源層
23 スルーホール
24a、24b バンプ
31 搭載板
32 両面テープ
33 ソルダーレジスト
41 半導体チップ
42 銀ペースト
43 キャビティ
51、52、53 ボンディングワイヤ
54 配線領域
201、204、207、210 銅箔
202 バンプ
203、208、209 プリプレグ
205、211 積層板
206 両面配線板
206a、212a 銅箔パターン
212 プリント配線板
Claims (4)
- 平面状の搭載板と、
前記搭載板に搭載されたプリント配線板と、
前記搭載板上における前記プリント配線板のキャビティ内に搭載され、前記プリント配線板と電気的に接続された半導体チップとを備えた半導体パッケージであって、
前記プリント配線板は、
表面に形成された、ワイヤボンディングを行うための配線パターンと、
少なくとも1層の内層と、
前記配線パターンの直下に配置され、前記配線パターンと前記内層とを電気的に接続するバンプと、
を有することを特徴とする半導体パッケージ。 - 前記配線パターンには、
前記キャビティを囲むように配置された第1の配線パターンと、
前記キャビティを囲むように前記第1の配線パターンの外周に配置された第2の配線パターンと、
前記キャビティを囲むように前記第2の配線パターンの外周に配置された複数の信号ピンと、
が含まれ、
前記内層には、
前記バンプを介して前記第1の配線パターンに接続されたべた状の第1の内層と、
前記バンプを介して前記第2の配線パターンに接続されたべた状の第2の内層と、
が含まれることを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。 - 半導体チップを載置するようにキャビティが形成され、前記半導体チップと電気的に接続される半導体パッケージ用プリント配線板であって、
表面に形成された、ワイヤボンディングを行うための配線パターンと、
少なくとも1層の内層と、
前記配線パターンの直下に配置され、前記配線パターンと前記内層とを電気的に接続するバンプと、
を備えたことを特徴とする半導体パッケージ用プリント配線板。 - 前記配線パターンには、
前記キャビティを囲むように配置された第1の配線パターンと、
前記キャビティを囲むように前記第1の配線パターンの外周に配置された第2の配線パターンと、
前記キャビティを囲むように前記第2の配線パターンの外周に配置された複数の信号ピンと、
が含まれ、
前記内層には、
前記バンプを介して前記第1の配線パターンに接続されたべた状の第1の内層と、
前記バンプを介して前記第2の配線パターンに接続されたべた状の第2の内層と、
が含まれることを特徴とする請求項3記載の半導体パッケージ用プリント配線板。
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