JP6239048B2 - Semiconductor package - Google Patents
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本発明は、ウェハ状態でパッケージングまでを行うウェハレベル・チップサイズ・パッケージ(WLCSP:Wafer Level Chip Size Package)タイプの半導体パッケージに関する。 The present invention relates to a wafer level chip size package (WLCSP) type semiconductor package that performs packaging in a wafer state.
例えば撮像素子に発生するノイズは、温度上昇に伴い増大する。特に電子内視鏡では、撮像素子が気密された極めて狭い空間に配置され、かつ熱源となるライトガイドも隣接して配置されるため放熱対策は画質の維持・向上にとって極めて重要である。電子内視鏡において撮像素子は、表面のボンディング電極からボンディングワイヤ、TABテープ等を介して裏面に配置された回路基板に接続され、撮像素子の熱はボンディングワイヤやTAB(Tape Automated Bonding)テープの配線、または撮像素子裏面と回路基板の接合面を通して放熱される。放熱効率を高めるために撮像素子裏面近傍に熱伝導性の高い部材を配置する構成も提案されている(特許文献1)。また近年、電子機器の小型・軽量化に伴い、半導体パッケージをウェハ状態のままパッケージにするWLCSP技術が開発されており、携帯電話などにおいては、WLCSP技術を用いた撮像素子も採用されている(引用文献2)。 For example, noise generated in the image sensor increases as the temperature rises. In particular, in an electronic endoscope, an image pickup element is disposed in an extremely tight space that is airtight, and a light guide serving as a heat source is also disposed adjacently. Therefore, a heat dissipation measure is extremely important for maintaining and improving image quality. In an electronic endoscope, an imaging device is connected from a bonding electrode on the front surface to a circuit board disposed on the back surface via a bonding wire, a TAB tape, etc., and the heat of the imaging device is applied to the bonding wire or TAB (Tape Automated Bonding) tape. Heat is dissipated through the wiring or the joint surface between the back surface of the image sensor and the circuit board. In order to increase the heat dissipation efficiency, a configuration in which a member having high thermal conductivity is disposed in the vicinity of the back surface of the image sensor has been proposed (Patent Document 1). In recent years, along with the reduction in size and weight of electronic devices, WLCSP technology has been developed in which a semiconductor package remains in a wafer state, and an imaging device using WLCSP technology has also been adopted in cellular phones and the like ( Cited reference 2).
このWLCSPタイプの撮像素子を電子内視鏡に実装する場合、撮像素子はその裏面に形成されるBGA(Ball Grid Array)バンプを介して回路基板に接合されることとなり、主な放熱経路はバンプを通したものとなる。一方、電子内視鏡においては、細い可撓管を通して配線を行う必要があるため、撮像素子のI/Oピンの数が制限され、そのバンプの数も少ない。そのため撮像素子の放熱が十分に行えず、画質の劣化を招く恐れがある。 When this WLCSP type image pickup device is mounted on an electronic endoscope, the image pickup device is bonded to a circuit board via a BGA (Ball Grid Array) bump formed on the back surface thereof. It will be through. On the other hand, in an electronic endoscope, since it is necessary to perform wiring through a thin flexible tube, the number of I / O pins of the image sensor is limited, and the number of bumps is small. For this reason, the image pickup device cannot sufficiently dissipate heat, which may lead to degradation of image quality.
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであり、放熱効率の高いWLCSPタイプの半導体パッケージを提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a WLCSP type semiconductor package having high heat dissipation efficiency.
本発明の半導体パッケージは、ウェハ・レベル・チップサイズ・パッケージ加工を行った半導体パッケージであって、パッケージ底面にBGAバンプが格子状に形成され、BGAバンプが全ての格子点に配置されたことを特徴としている。 The semiconductor package of the present invention is a semiconductor package that has undergone wafer level chip size package processing, and that BGA bumps are formed in a grid pattern on the bottom surface of the package, and the BGA bumps are arranged at all grid points. It is a feature.
BGAバンプの一部は例えばダミーバンプであり、BGAバンプは加工可能な最小ピッチで配置されることが好ましい。本発明の半導体パッケージは例えば撮像素子へのアプリケーションにおいて有効である。ダミーバンプは、例えば半導体パッケージのグランドパターンに接続されることが好ましい。 A part of the BGA bump is, for example, a dummy bump, and the BGA bump is preferably arranged at a minimum workable pitch. The semiconductor package of the present invention is effective, for example, in an application to an image sensor. The dummy bump is preferably connected to a ground pattern of a semiconductor package, for example.
また本発明の回路基板は、上記半導体パッケージが実装される回路基板であって、BGAバンプ全てに対応するランドを備えたことを特徴としている。 The circuit board of the present invention is a circuit board on which the semiconductor package is mounted, and is characterized by including lands corresponding to all the BGA bumps.
回路基板において、ダミーバンプに接合される少なくとも1つのランドがグランドパターンに接続されることが好ましい。 In the circuit board, it is preferable that at least one land bonded to the dummy bump is connected to the ground pattern.
本発明の撮像ユニットは、上記半導体パッケージと、半導体パッケージが実装される回路基板とを備え、回路基板がBGAバンプ全てに対応するランドを備えたことを特徴としている。 An imaging unit according to the present invention includes the semiconductor package and a circuit board on which the semiconductor package is mounted, and the circuit board includes lands corresponding to all the BGA bumps.
また撮像ユニットにおいて、ダミーバンプに接合される少なくとも1つのランドがグランドパターンに接続されることが好ましい。 In the imaging unit, it is preferable that at least one land bonded to the dummy bump is connected to the ground pattern.
また本発明の電子内視鏡は、上記撮像ユニットが搭載されたことを特徴としている。 The electronic endoscope according to the present invention is characterized in that the imaging unit is mounted.
本発明によれば、放熱効率の高いWLCSPタイプの半導体パッケージを提供することができる。 According to the present invention, a WLCSP type semiconductor package with high heat dissipation efficiency can be provided.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態であるWLCSPタイプの半導体パッケージを搭載した撮像ユニットの構成を示す側断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of an image pickup unit on which a WLCSP type semiconductor package according to an embodiment of the present invention is mounted.
撮像ユニット10は、例えば電子内視鏡に搭載され、WLCSPタイプの半導体パッケージ11と回路基板パッケージ12を備える。本実施形態において半導体パッケージ11は撮像素子であり、ガラス層13、樹脂層14、シリコン層15、および格子状に配列されたBGAバンプ16から主に構成される。
The
回路基板パッケージ12には、例えば半導体パッケージ11の全てのBGAバンプに対応して格子状に配列されるランド17が形成され、例えば全てのBGAバンプ16は対応する各ランド17に半田付けなどにより接合される。また、シリコン層15と回路基板パッケージ12と間にはBGAバンプ16の高さ分の隙間が形成されるが、この隙間は熱伝導性の高い樹脂充填剤18により充填される。
The
また回路基板パッケージ12には、ケーブル接続用の複数のケーブル接合用ランド19が設けられ、ケーブル20の各信号線21が半田等を用いて接合される。図1では、回路基板パッケージ12の一部が破断図として示され、グランドパターン22の配線の一部が模式的に示される。図1の例において、バンプ16Gは、例えば半導体パッケージ11のグランドパターン(図示せず)を構成するグランド端子であり、ランド17Gを介してケーブル20のグランド線21Gに接続される。またバンプ16Dは、後述するダミーバンプであり、ダミーバンプ16Dに対応するランド17Dはダミーランドとなる。図示例ではダミーランド17Dはグランドパターン22(ランド17G)に接続される。なお、回路基板パッケージ12には必要に応じて電子部品23、24等が実装される。
The
図2は本実施形態の半導体パッケージ11を底面側から見た平面図である。本実施形態において、半導体パッケージ11の底面には格子状にBGAバンプが配置され、図2の例では、縦横5×5、合計25個の格子点を有する正方格子状にBGAバンプ(白丸および黒丸)が配置されている。格子点の全てにBGAバンプが形成され、図2では25個のBGAバンプのうち白丸で示される18個のBGAバンプ16Eが半導体パッケージ11のI/Oピンであり、黒丸で示される7個のBGAバンプ16Dがダミーバンプである。
FIG. 2 is a plan view of the
従来、WLCSPタイプの半導体パッケージでは、必要なI/Oピンに応じてバンプピッチを設定し、余ったスペースにバンプを配することは基本的にない。例えば、I/Oピンは底面の周縁部に集められ底面中央付近はバンプが形成されない空き領域とされる。これに対して本実施形態では、例えば半導体パッケージ製造の後工程において安定処理可能な最小のピッチで配置できる全てのバンプが形成される。すなわち本実施形態では半導体パッケージに必要なI/Oピンの数からBGAバンプの行数、列数を割り付けるのではなく、例えばパッケージサイズと製造工程における加工可能ピッチから、BGAバンプによる全接合面積がなるべく大きくなるように設置可能な限りの数のBGAバンプを配置する。 Conventionally, in a WLCSP type semiconductor package, bump pitch is set according to necessary I / O pins, and bumps are basically not arranged in an extra space. For example, I / O pins are gathered at the peripheral edge of the bottom surface, and the vicinity of the center of the bottom surface is an empty area where no bump is formed. On the other hand, in the present embodiment, for example, all the bumps that can be arranged at the minimum pitch that can be stably processed in the subsequent process of manufacturing the semiconductor package are formed. That is, in this embodiment, the number of I / O pins required for the semiconductor package is not allocated to the number of rows and columns of BGA bumps, but the total bonding area by BGA bumps is determined from, for example, the package size and the processable pitch in the manufacturing process. As many BGA bumps as possible can be arranged to be as large as possible.
例えば、図2の例では、I/Oピンは18個なので、5行×4列としてダミーバンプ16Dを2個とすることもできるが、本実施形態ではより大きな接合面積を得るためBGAバンプの配列を5行×5列としている(バンプ断面積は一定であることを前提としている)。本実施形態では、このように配置されるBGAバンプのうち、I/Oピン以外の7個のバンプをダミーバンプ16Dとする。ダミーバンプ16Dは、電気的にフローティングされた状態であってもよいが、本実施形態のように半導体パッケージ11内のグランドパターンに接続する構成とすることで放熱効果を更に向上できる。なおダミーバンプ16Dは、任意の格子点上に配置できるが、回路基板パッケージ12側において配線の引き回しが容易な位置に配置されることが好ましい。
For example, in the example of FIG. 2, since there are 18 I / O pins, it is possible to provide two
またバンプサイズとバンプの最小加工ピッチの組合せが選択可能な場合には、全バンプ接合面積に当たるバンプ数×バンプ断面積がより大きくなる組合せを選択してもよい。例えば、図2の例において、バンプサイズを大きくして前述のようにBGAを4行×5列とすることもできる。図3に、パッケージサイズが図2と同サイズの半導体パッケージにおいて必要なI/Oピン数が16個のとき、バンプサイズを大きくするとともにBGAを4行×4列とし、ダミーバンプをなくした構成を示す。 Further, when a combination of the bump size and the minimum processing pitch of the bumps can be selected, a combination in which the number of bumps corresponding to the total bump bonding area × the bump cross-sectional area becomes larger may be selected. For example, in the example of FIG. 2, the bump size can be increased to make the BGA 4 rows × 5 columns as described above. FIG. 3 shows a configuration in which, when the number of I / O pins required in a semiconductor package having the same size as that of FIG. 2 is 16, the bump size is increased and the BGA is made into 4 rows × 4 columns to eliminate dummy bumps. Show.
以上のように、本実施形態によればWLCSPタイプの半導体パッケージにおいて、バンプ接合面積を大きくすることができ、バンプを通してより効率的に熱を回路基板側へと伝達することができるので放熱効率が向上される。 As described above, according to the present embodiment, the bump bonding area can be increased in the WLCSP type semiconductor package, and heat can be more efficiently transferred to the circuit board side through the bumps. Be improved.
また本実施形態では、回路基板パッケージに半導体パッケージの全てのバンプに対応してランドを設けたり、ダミーバンプをグラウンドパターンに接続したりすることにより放熱効果を更に高めている。また本実施形態では回路基板のダミーランドもグランパターン、ケーブルのグランド線へと接続されているため熱は効率よくケーブルへと排出される。 In the present embodiment, the heat dissipation effect is further enhanced by providing lands on the circuit board package corresponding to all the bumps of the semiconductor package or connecting the dummy bumps to the ground pattern. In this embodiment, since the dummy land of the circuit board is also connected to the ground pattern and the ground line of the cable, heat is efficiently discharged to the cable.
なお、本実施形態では半導体パッケージの全てのBGAバンプに対応したランドを回路基板パッケージに設けたが、ランド数はバンプ数と異なってもよい。またダミーバンプ、ダミーランドは、必ずしもグランドパターンに接続されていなくともよい。また、BGAバンプの配置は正方格子に限定されず、六角格子状などの配置であってもよく、バンプ、ランド、信号線の接合方法も半田付け以外の方法を用いてもよい。また本実施形態では電子内視鏡を例に説明を行ったが、放熱を十分に考慮する必要がある他の電子機器(特に撮像ユニット)においても適用可能である。 In this embodiment, lands corresponding to all the BGA bumps of the semiconductor package are provided in the circuit board package. However, the number of lands may be different from the number of bumps. Further, the dummy bumps and the dummy lands are not necessarily connected to the ground pattern. Further, the arrangement of the BGA bumps is not limited to a square lattice, and may be a hexagonal lattice arrangement, and the bump, land, and signal line may be joined by a method other than soldering. In the present embodiment, the electronic endoscope has been described as an example, but the present invention can also be applied to other electronic devices (particularly imaging units) that need to sufficiently consider heat dissipation.
10 撮像ユニット
11 WLCSPタイプ半導体パッケージ
12 回路基板パッケージ
13 ガラス層
15 シリコン層
16 BGAバンプ
16D ダミーバンプ
16E I/Oピン
16G グランド端子(バンプ)
17 バンプ接合ランド
17D ダミーランド
19 ケーブル接合ランド
20 ケーブル
21 信号線
21G グランド線
22 グランドパターン
DESCRIPTION OF
17
Claims (9)
ことを特徴とする電子内視鏡。 An electronic endoscope in which a semiconductor package including an image pickup device subjected to wafer level, chip size, and package processing is mounted and wiring is performed through a flexible tube , and BGA bumps are formed in a lattice pattern on the bottom surface of the semiconductor package are formed on the BGA bumps arranged on all grid points, the Ri portion of the dummy bumps der bumps located on the periphery of the BGA bumps, contained in a plurality of sides wherein the dummy bumps constitutes the peripheral portion And an electronic endoscope connected to a signal line of a cable through a circuit board .
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