JP4550073B2 - Ｉｃチップパッケージ構造 - Google Patents

Description

本発明はＩＣチップパッケージ構造に関して、特にＳＯＣ（Substrate-On-Chip）型基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造に関する。

ＳＯＣ型ＩＣチップパッケージ構造は周知のパッケージ構造であり、ワイヤボンディングの方式でチップと基板とを接続する際にリードオンチップパッケージ（Lead-On-Chip Package）構造中のリードのように基板をチップの能動面に貼着し、よって、ＳＯＣと称される。そして、ワイヤボンディングをした後に封止、半田ボールの植えなどの作業を行う必要がある。一般に、ＳＯＣ型ＩＣチップパッケージ構造はwindow型ＢＧＡパッケージ構造もしくはファインピッチＢＧＡパッケージ（Fine Pitch ＢＧＡ Package）構造と称されてもよい。
図１は周知のＳＯＣ型ＩＣチップパッケージ構造において短側辺に沿う切断面を示す断面図であり、図２は周知のＩＣチップパッケージ構造において基板とダイアタッチ層との上表面を示す平面図であり、図３は周知のＩＣチップパッケージ構造において長側辺に沿う切断面を示す断面図である。

図１及び図３に示すように、周知のＩＣチップパッケージ構造１００は、主に基板１１０、ダイアタッチ層１２０、チップ１３０、複数のボンディングワイヤ１４０、封止体１５０、及び複数の半田ボール１６０を備える。基板１１０は上表面１１１、下表面１１２、及び複数のボールパッド１１３を有し、ボールパッド１１３群は基板１１０の下表面１１２に形成されている。一般に、基板１１０はさらにワイヤボンディング方式で接続する通路用のスロット１１４を有する。図２を参考して、そのダイアタッチ層１２０はチップ１３０を貼付するため基板１１０の上表面１１１に形成されている。従来、ダイアタッチ層１２０の面積はチップ１３０の面積（能動面１３１）よりも少し大きくなり、チップ１３０の能動面１３１はダイアタッチ層１２０を介して基板１１０の上に貼着されている。また、図１に示すように、ボンディングワイヤ１４０群はそのスロット１１４を通過してチップ１３０の複数のボンディングパッド１３２を基板１１０に電気接続している。その封止体１５０は基板１１０の上表面１１１とスロット１１４の内とに形成されて、チップ１３０、ダイアタッチ層１２０、及びボンディングワイヤ１４０群を密封している。半田ボール１６０群はボールパッド１１３群上にそれぞれ設置されている。周知のＩＣチップパッケージ構造１００は半田ボール１６０群を介して外部ＰＣＢ（Printed Circuit Board）（図に示していない）と表面接合することが可能である。なお、品質信頼性を評価するため、製品に対しボードレベル温度サイクル試験、即ち、表面接合されたＩＣチップパッケージ構造１００を何回も温度サイクルを受させると、熱膨張の影響により外部ＰＣＢとの間に不都合な状況が発生したので、少量の半田ボール１６０群に応力が集中してしまうことで断裂問題の可能性が高くなる。さらに、信号転送抵抗値が大きくなり或いは電気開放（open）によって、部品機能が破壊される恐れがある。図２及び図３に示すように、常にそれらのボールパッド１１３中には、半田ボール１６０群の断裂し易い部位が基板１１０の下表面１１２の角やチップ１３０の周縁部にある（図２に示すように、ダイアタッチ層１２０の周縁部に対応する半分だけ被覆されるか若しくは完全に被覆されないボールパッド１１３群がある）。基板１１０の上表面１１１に半田ボール１６０の断裂し易いボールパッド１１３Ａ群と対応する部位は封止体１５０に直接に結合される。

本発明の主要な目的は、基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造を供給し、周知のダイアタッチ層は基板表面の被覆面積を変えることによって、基板の下表面に形成される全てのボールパッド群と対応する基板の上表面の部位は封止体に直接に結合されないので、余分な部品を増加する必要がなく特定に応力を受け易い少数の半田ボール群にかける応力を緩和でき、ボードレベル温度サイクル試験を行う過程に半田ボールの断裂が発生し易くならない。
本発明のもう一つの目的は、基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造を提供し、半田ボールの耐応力性を向上させるとともに、さらにそのＩＣチップパッケージ構造の全体に対し良好な耐湿性を実現できる。

上記目的を達成するために本発明では、次に述べる技術が提案されている。本発明によれば、基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造は、基板、基板サイズに近いダイアタッチ層、チップ、複数のボンディングワイヤ、封止体、及び複数の半田ボールなどから構成されている。基板は上表面と下表面とを有し、複数のボールパッドが下表面に形成されている。その基板サイズに近いダイアタッチ層は、ほぼ基板の上表面に形成され、上表面の周縁部を除いてボールパッド群と対応する上表面の部位を覆っている。チップは基板の上表面に設置され、複数のボンディングパッドを形成している能動面を有する。チップの能動面もしくは背面は基板サイズに近いダイアタッチ層の第一部位に接着され、Window ＢＧＡ、ＰＢＧＡ、或いはＦＢＧＡのような実装構造になる。それらのボンディングワイヤを介してボンディングパッド群を基板に電気接続している。その封止体は基板の上表面に形成されて基板サイズに近いダイアタッチ層の第二部位を覆い、さらに基板サイズに近いダイアタッチ層とボンディングワイヤ群とを完全に密封している。また、それらの半田ボールはボールパッド群の上に設置されている。

上記目的を達するために本発明では、更に他の技術を説明する。
上記基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造において、基板サイズに近いダイアタッチ層の被覆面積は、チップの能動面面積との差が基板の上表面面積との差よりも大きくなる。
上記基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造において、基板サイズに近いダイアタッチ層の被覆面積は、基板の上表面面積の７０%よりも大きくなる。

上記基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造において、基板サイズに近いダイアタッチ層はほぼ矩形状となる。
上記基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造において、チップの能動面は基板サイズに近いダイアタッチ層に貼付されている。
上記基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造において、基板は、ボンディングパッド群を電気接続するためボンディングワイヤ群の通過用にスロットを具する。

上記基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造において、基板サイズに近いダイアタッチ層のヤング率（Young modulus）は封止体のヤング率よりも小さくしてよい。
上記基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造において、基板は単層もしくは多層ＰＣＢから成ることである。

上記基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造において、封止体はさらにチップを完全に密封している。
上記基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造において、ボールパッド群は信号転送用パッドとして使われ、かつチップに電気接続されている。
上記基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造において、基板の上表面はほぼ矩形状になり、基板サイズに近いダイアタッチ層の第二部位に対して第一部位よりも基板の上表面の両短側辺に接近している。
上記基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造において、基板サイズに近いダイアタッチ層の下方に対応する半分だけ被覆されるかもしくは完全に被覆されないボールパッド群を有しない。

図４は、本発明の一実施例による基板サイズに近いダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造の短側辺に沿う切断面を示す断面図であり、図５はそのパッケージ構造の基板と基板サイズに近いダイアタッチ層の上表面とを示す平面図であり、図６はそのパッケージ構造の長側辺に沿う切断面を示す断面図である。
図４及び図６に示すように、そのＩＣチップパッケージ構造２００は、基板２１０、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０、チップ２３０、複数のボンディングワイヤ２４０、封止体２５０、及び複数の半田ボール２６０を有する。なお、基板２１０は上表面２１１と下表面２１２を備え、下表面２１２にはアレイ状に並んでいる複数のボールパッド２１３と適当な配線パターン（図に示していない）が形成されている。本実施例では、その基板２１０は単層もしくは多層ＰＣＢから成る。

図５に蔭をつける部分は、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０が概略に基板２１０の上表面２１１に形成されることを示し、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０を第一部位２２１と少なくとも一つの第二部位２２２とに分けることができ、第一部位２２１はチップ２３０の接着用として用い、第二部位２２２は封止体２５０と基板２１０の上表面２１１との直接結合面積（図６参照）を減らすことに用いる。また、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０の被覆面積は、基板２１０の上表面２１１の面積にほぼ接近し、一般にすれば基板２１０の上表面２１１面積の７０%に超えることが可能である。本実施例では、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０はほぼ矩形状になっている。また図５を参考して、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０の被覆面積は、基板２１０の上表面２１１の周縁部を除いて上表面２１１にボールパッド２１３群と対応する部位を有する。

そのチップ２３０は、基板２１０の上表面２１１に設置され、複数のボンディングパッド２３２を形成する能動面２３１を有する。能動面２３１もしくはチップ２３０の背面を介してチップ２３０が基板サイズに近いダイアタッチ層２２０の第一部位２２１に貼付される。本実施例では、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０の被覆面積に対してチップ２３０の能動面面積との差は基板２１０の上表面２１１面積との差よりも大きくなる。

次に図４及び図５に示すように、それらのボンディングワイヤ２４０はボンディングパッド２３２群を基板２１０に電気接続し、そのため、基板２１０はボンディングワイヤ２４０群の通過用にスロット２１４を備える。そのスロット２１４は基板２１０の上表面２１１と下表面２１２とを貫通し、また図５に示すように、スロット２１４の長さはチップ２３０の両向かい合う側辺間の長さを超えることもできる。また、より長いスロット２１４を用いて基板２１０を貫通させることにより、基板２１０を二枚もしくは多数枚にしてもよい。

次に図４及び図６に示すように、その封止体２５０は基板２１０の上表面２１１に形成されて基板サイズに近いダイアタッチ層２２０の第二部位２２２を覆い、さらに基板サイズに近いダイアタッチ層２２０とボンディングワイヤ２４０群とを完全に密封し、即ち、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０の周縁部までが封止体２５０に被覆されてしまう。基板サイズに近いダイアタッチ層２２０を露出させないことによって、そのＩＣチップパッケージ構造２００の耐湿性をより効果的に改善することができる。なお、その封止体２５０はさらにチップ２３０を完全に密封することも可能となる。本実施例では、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０のヤング率は封止体２５０のヤング率よりも小さくなってよく、一般に２５℃の温度で、封止体２５０のヤング率が約２０Ｇｐａ〜３０Ｇｐａの範囲で、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０のヤング率が１Ｇｐａ以下となるが、約１Ｇｐａ〜０．００５Ｇｐａの範囲で適当な応力吸収及び応力分散の効果を提供することができる。

また図５に示すように、本実施例において、基板２１０の上表面２１１はほぼ矩形状になり、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０の第二部位２２２は基板２１０の上表面２１１の両短側辺と隣接している。
それらの半田ボール２６０はボールパッド２１３群上に設置され、ＩＣチップパッケージ構造２００は半田ボール２６０群を介して外部ＰＣＢと連結することができる。本実施例において、ボールパッド２１３群は信号転送用パッドとして用いることができ、かつチップ２３０に電気接続されている。

従って、図６に示す上記ＩＣチップパッケージ構造２００において、全ての半田ボール２６０群はそれぞれ対応するボールパッド２１３群上に接合されている。基板２１０の上表面２１１の基板２１０の下表面２１２のボールパッド２１３群と対応する部位は基板サイズに近いダイアタッチ層２２０に覆われることにより、封止体２５０に直接に結合されない。即ち、図５に示すように、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０の下方に対応する半分だけ被覆されるかもしくは完全に被覆されないボールパッド群がないため、チップ２３０の周縁部の下方に対応するボールパッド２１３群にチップ２３０の周縁部からの応力を直接にかけることがない。ゆえに、余分な部品を増加する必要がなく特定に応力を受け易い少数の半田ボール群にかける応力を緩和することが実現でき、ボードレベル温度サイクル試験の過程に半田ボール２６０の断裂を防止することが可能であるとともに、そのパッケージ構造２００の信頼度を大幅に向上させる。そして、基板サイズに近いダイアタッチ層２２０（第二部位２２２を有する）は封止体２５０に完全に密封されて良好な耐湿性を備える。
以上、本発明をその好適な実施例に基づいて説明したが、本発明の保護範囲は後付の特許申請範囲で限定されて、この保護範囲に基準して、本発明の精神と範囲内に触れるどんな変更や修正は本発明の保護範囲に属する。

周知のＳＯＣ型ＩＣチップパッケージ構造の両短側辺に沿う切断面を示す断面図である。 周知のＩＣチップパッケージ構造の基板とダイアタッチ層の上表面を示す平面図である。 周知のＩＣチップパッケージ構造の長側辺に沿う切断面を示す断面図である。 本発明の一実施例によるＩＣチップパッケージ構造の短側辺に沿う切断面を示す断面図である。 本発明の一実施例によるＩＣチップパッケージ構造の基板と基板サイズに近いダイアタッチ層との上表面を示す平面図である。 本発明の一実施例によるＩＣチップパッケージ構造の長側辺に沿う切断面を示す断面図である。

符号の説明

２００ ＩＣチップパッケージ構造、２１０ 基板、２１１ 上表面、２１２ 下表面、２１３ ボールパッド、２１４ スロット、２２０ 基板サイズに近いダイアタッチ層、２２１ 第一部位、２２２ 第二部位、２３０ チップ、２３１ 能動面、２３２ ボンディングパッド、２４０ ボンディングワイヤ、２５０ 封止体、２６０ 半田ボール

Claims (11)

1. 上表面と下表面とを備え、前記下表面に複数のアレイ状に並んでいるボールパッドを形成している基板と、
   前記基板の前記上表面に形成されて被覆面積は前記上表面の周縁部を除いて前記ボールパッド群と対応する部位を有するダイアタッチ層と、
   前記基板の前記上表面に設置され、複数のボンディングパッドを形成している能動面を有し、且つ前記ダイアタッチ層の第一部位に貼付されているチップと、
   前記ボンディングパッド群を前記基板に電気接続する複数のボンディングワイヤと、
   前記基板の前記上表面に形成されて前記ダイアタッチ層の第二部位を覆い、前記ダイアタッチ層と前記ボンディングワイヤ群とを密封している封止体と、
   前記ボンディングパッド群に設置されている複数の半田ボールと、
   を備え、
   前記ダイアタッチ層のヤング率は前記封止体のヤング率よりも小さくなることを特徴とするダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造。
2. 前記ダイアタッチ層の被覆面積は、前記チップの能動面面積との差が、前記基板の前記上表面面積との差よりも大きくなることを特徴とする請求項１に記載のダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造。
3. 前記ダイアタッチ層の被覆面積は前記基板の前記上表面面積の７０%よりも大きくなることを特徴とする請求項１に記載のダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造。
4. 前記ダイアタッチ層は矩形状となることを特徴とする請求項１に記載のダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造。
5. 前記チップの能動面は前記ダイアタッチ層に貼付されていることを特徴とする請求項１に記載のダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造。
6. 前記基板は、前記ボンディングパッド群を電気接続するため前記ボンディングワイヤ群の通過用にスロットを備えることを特徴とする請求項１に記載のダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造。
7. 前記基板は単層もしくは多層ＰＣＢから成ることを特徴とする請求項１に記載のダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造。
8. 前記封止体はさらに前記チップを完全に密封していることを特徴とする請求項１に記載のダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造。
9. 前記ボールパッド群は信号転送用パッドとして使われ、かつ前記チップに電気接続されていることを特徴とする請求項１に記載のダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造。
10. 前記基板の上表面は矩形状になり、前記ダイアタッチ層の第二部位は、第一部位よりも前記基板の上表面の両短側辺に接近していることを特徴とする請求項１に記載のダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造。
11. 前記ボールパッド群は、前記基板に垂直となる方向の前記ダイアタッチ層の投影内に完全に覆われるよう、前記基板に対して前記ダイアタッチ層の反対側に形成されることを特徴とする請求項１に記載のダイアタッチ層を有するＩＣチップパッケージ構造。

Images