JP6371583B2 - 半導体パッケージ、pcb基板および半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体パッケージ、PCB基板および半導体装置に関し、特にボールグリッドアレイ(BGA:Ball Grid Array)/ランドグリッドアレイ(LGA:Land Grid Array)などのグリッドアレイパッケージにおいて、基板配線用にボールを削除若しくは非接続化している構造の半導体パッケージ、この半導体パッケージを搭載するPCB基板および、このPCB基板上に半導体パッケージを搭載した半導体装置に関する。
半導体集積回路チップの小型化、高機能化および高性能化を可能にするパッケージ構造として、ウェハレベルチップスケールパッケージ(WL−CSP:Wafer Level Chip Scale Package)、或いはBGA/LGAなどのグリッドアレイパッケージが開示されている(例えば、特許文献1〜4参照。)。
特開2011−091453号公報 特開2008−141019号公報 特開2012−256935号公報 特開2009−105297号公報
通常WL−CSP/BGA/LGAなどのパッケージをプリント回路基板(PCB:(Printed Circuit Board、以下PCB基板と称する)上に実装する場合、PCB基板上、ボールに対応するランド間に配線を通すため、配線ピッチが狭くなり、PCB基板のコストが高くなってしまう。
特にWL−CSPの場合、チップサイズとボールサイズの関係は相反するものとなっており、チップサイズを小さくすると、ボールピッチが狭くなり、PCB基板のコストが増加してしまう。逆に、ボールピッチを大きくすると、チップサイズが大きくなり、チップコストが増加してしまうという課題があった。
本発明の目的は、チップサイズを小さくすることができ、かつPCB基板上の配線幅を微細化する必要がなく、実装が容易で小型化可能な半導体パッケージ、およびこの半導体パッケージを搭載するPCB基板、およびこのPCB基板上に半導体パッケージを搭載した半導体装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、半導体集積回路と、前記半導体集積回路上に配置される層間膜と、前記層間膜上に配置される再配線層と、前記再配線層上に配置されるポスト電極と、前記層間膜上に配置され、前記再配線層および前記ポスト電極を被覆する保護層と、前記ポスト電極上に配置され、前記再配線層と接続される複数のボールとを備え、前記複数のボールに対向してPCB基板上に配置され、前記複数のボールと接続可能な複数のランドの内、内側のランドと接続される内部配線の配線経路上に存在するボールを前記再配線層と非接続とした半導体パッケージが提供される。
また、本発明の他の態様によれば、絶縁基板と、前記絶縁基板上に、半導体パッケージの複数のボールに対向して配置され、前記複数のボールとそれぞれ接続可能な複数のランドと、前記絶縁基板上に配置され、前記複数のランドにそれぞれ接続される配線とを備え、前記絶縁基板上において内側に配置されるランドと接続される内部配線の配線経路上に存在するランドを半導体パッケージの再配線層と非接続としたPCB基板が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、半導体集積回路と、前記半導体集積回路上に配置される層間膜と、前記層間膜上に配置される再配線層と、前記再配線層上に配置されるポスト電極と、前記層間膜上に配置され、前記再配線層および前記ポスト電極を被覆する保護層と、前記ポスト電極上に配置され、前記再配線層と接続されるボールとを備える半導体パッケージと、絶縁基板と、前記絶縁基板上に、前記ボールに対向して配置され、前記ボールと接続可能なランドと、前記絶縁基板上に配置され、前記ランドに接続される配線とを備えるPCB基板とを備え、前記絶縁基板上において内側に配置されるランドと接続される内部配線の配線経路上に存在するボールを前記再配線層と非接続とした半導体装置が提供される。
本発明によれば、チップサイズを小さくすることができ、かつPCB基板上の配線幅を微細化する必要がなく、実装が容易で小型化可能な半導体パッケージ、およびこの半導体パッケージを搭載するPCB基板、およびこのPCB基板上に半導体パッケージを搭載した半導体装置を提供することができる。
基本技術に係る半導体パッケージであって、半田バンプが形成される面と対向した表面側から観た模式的鳥瞰構成図。 図1のI−I線に沿う模式的断面構造であって、BGAからなる半田バンプを有する例。 図1のI−I線に沿う模式的断面構造であって、LGAからなる半田バンプを有する例。 基本技術に係る半導体パッケージをPCB基板上に配置する様子を示す模式的断面構造図。 基本技術に係る半導体パッケージをPCB基板上に配置した半導体装置の模式的断面構造図。 基本技術に係る半導体パッケージを配置したPCB基板上に配置した別の例の半導体装置の模式的断面構造図。 基本技術に係る半導体パッケージであって、半田バンプが形成された側の面を示す模式的平面図。 図7に示された基本技術に係る半導体パッケージを搭載するPCB基板のランドLNDが形成された側の面を示す模式的平面図。 PCB基板において、ランドLNDの配置を説明する模式的拡大図。 基本技術に係る半導体パッケージであって、半田バンプが形成された側の面において、0.5Lピッチで配置したBGAの平面パターン構成図。 図10に示された基本技術に係る半導体パッケージを搭載するPCB基板のランドLND形成面において、0.5Lピッチで配置したLNDおよびLNDに接続される配線Wの平面パターン構成図。 基本技術に係る半導体パッケージをPCB基板上に配置した半導体装置であって、図11のIII−III線に対応した切断面における模式的断面構造図。 実施の形態に係る半導体パッケージであって、半田バンプが形成された側の面において、0.4Lピッチで配置したBGAの平面パターン構成図。 図13に示された実施の形態に係る半導体パッケージを搭載するPCB基板のランドLND形成面において、0.4Lピッチで配置したLNDおよびLNDに接続される配線Wの平面パターン構成図。 実施の形態に係る半導体パッケージをPCB基板上に配置した半導体装置であって、図14のII−II線に対応した切断面における模式的断面構造図(再配線層MRDとノンコンタクトとしたBMP(NC)を有する例)。 第1の実施の形態に係る半導体パッケージをPCB基板上に配置した半導体装置であって、図14のII−II線に対応した切断面における模式的断面構造図(BMPを削除した例)。 (a)図15もしくは図16に対応するボールの寸法ピッチの模式的説明図、(b)図17(a)に対応するランドLNDおよび配線の寸法ピッチの模式的説明図。 実施の形態に係る半導体パッケージをPCB基板上に配置した半導体装置であって、図14のIV−IV線に対応した切断面における模式的断面構造図(再配線層MRDとノンコンタクトとしたBMP(NC)を有する例)。 実施の形態に係る半導体パッケージをPCB基板上に配置した半導体装置であって、図14のIV−IV線に対応した切断面における模式的断面構造図(BMPを削除した例)。 (a)図18もしくは図19に対応するボールの寸法ピッチの模式的説明図、(b)図20(a)に対応するランドLNDおよび配線の寸法ピッチの模式的説明図。 実施の形態に係る半導体パッケージであって、半田バンプが形成された側の面において、直径D=0.25LのBMPが、2D=0.5Lピッチで10×8個配置されたBGAの平面パターン構成図。 図21に示された実施の形態に係る半導体パッケージを搭載するPCB基板のランドLND形成面を示す平面パターン構成図。 実施の形態に係る半導体パッケージであって、半田バンプが形成された側の面において、直径D=0.2LのBMPが、2D=0.4Lピッチで10×8個配置されたBGAを示す平面パターン構成図。 図23に示された実施の形態に係る半導体パッケージを搭載するPCB基板のランドLND形成面を示す平面パターン構成図。 実施の形態に係る半導体装置であって、半田バンプが形成された側の面において、直径D=0.15LのBMPが、2D=0.3Lピッチで10×8個配置されたBGAを示す平面パターン構成図。 図25に示された実施の形態に係る半導体パッケージを搭載するPCB基板のランドLND形成面を示す平面パターン構成図。 (a)比較例に係る半導体パッケージであって、直径D=0.25LのBMPが、2D=0.5Lピッチで5×5個配置されたBGAを示す平面パターン構成図、(b)図27(a)に示された比較例に係る半導体パッケージを搭載するPCB基板のランドLND形成面を示す平面パターン構成図。 実施の形態に係る半導体パッケージを搭載するPCB基板のランドLND形成面において、0.4Lピッチで配置したLNDの平面パターン構成図。 比較例に係る半導体パッケージを搭載するPCB基板のランドLND形成面において、0.4Lピッチで配置したLNDの平面パターン構成図。 実施の形態に係る半導体パッケージを搭載するPCB基板のランドLND形成面において、0.3Lピッチで配置したLNDの平面パターン構成図。
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
又、以下に示す実施の形態は、この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するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
なお、本実施の形態において、シリコンウェハに形成された半導体集積回路をLSI(Large Scale Integration)と称し、このLSIを収納したパッケージを半導体パッケージと称し、さらに、この半導体パッケージをPCB基板上に配置した全体構成を半導体装置と称するものとする。LSIをパッケージ封入後の半導体パッケージには、WL−CSP、BGA/LGAなどのグリッドアレイパッケージが対象となる。
[基本技術]
(半導体パッケージ)
WL−CSP型の基本技術に係る半導体パッケージ100Aであって、半田バンプBMPが形成される面と対向した表面側から観た模式的鳥瞰構成は、図1に示すように表され、図1のI−I線に沿う模式的断面構造であって、BGAからなる半田バンプBMPを有する例は、図2に示すように表される。また、図1のI−I線に沿う模式的断面構造であって、LGAからなる半田バンプBMPを有する例は、図3に示すように表される。
図1〜図3を参照して、WL−CSP型の半導体パッケージ100Aについて説明する。
WL−CSP型の半導体パッケージ100Aとは、多数のLSI10が搭載されたシリコンウェハから、個々のLSI10を切り出す前に、端子の形成と配線(LSIの配線と区別し、以下、再配線層MRDと称する)を行い、その後ウェハから切り出されたLSI10を搭載する半導体パッケージ100Aである。
WL−CSP型を用いる最大の理由は、LSI10の外形サイズの最小化(他に、薄型化、軽量化、LSI10の端子配置の自由度の高さなど)であり、LSI10の外形サイズが、そのまま半導体パッケージ100Aの外形サイズになるという特徴を有する点にある。
半導体パッケージ100Aは、図1〜図3に示すように、平面視で略矩形状とされ、外部端子として複数の半田バンプBMPが所定間隔で設けられている。
半導体パッケージ100Aは、図2〜図3に示すように、半導体集積回路(LSI)10と、LSI10の表面上に配置される層間膜12と、層間膜12上に形成される再配線層MRDと、再配線層MRDを被覆する保護層(インターポーザー)14と、保護層14の再配線層MRDを覗く開口部に形成されるポスト電極MPと、ポスト電極MP上に配置される半田バンプ(ボール)BMPとを備える。
ここで、保護層14は、再配線層MRDおよびポスト電極MPを覆うように設けられている。
また、保護層14が形成されるLSI10の表面と対向する裏面上には、例えば、LSI保護層26を介して、モールド樹脂層16が配置されていても良い。
保護層14は、例えば、エポキシ系樹脂で形成可能である。また、再配線層MRD、ポスト電極MPは、いずれも金属層で形成されている。
(半導体装置)
基本技術に係る半導体パッケージ100AをPCB基板200A上に配置する様子を示す模式的断面構造は、図4に示すように表される。
ここで、PCB基板200Aは、絶縁基板32と、絶縁基板32上に配置されたランドLNDとを備える。PCB基板200Aは、絶縁基板32上に配置された配線層も備えるが、図4では図示を省略している。絶縁基板32は、例えば、エポキシ系樹脂で形成可能である。また、ランドLNDは、金属層で形成されている。
半導体パッケージ100AをPCB基板200A上に配置する場合には、ポスト電極MP上に配置される半田バンプ(ボール)BMPとPCB基板200上に配置されるランドLNDが対向するように配置される。
半導体パッケージ100AをPCB基板200A上に配置した半導体装置300Aの模式的断面構造は、図5に示すように表され、半導体パッケージ100AをPCB基板200A上に配置した別の例の半導体装置300Aの模式的断面構造は、図6に示すように表される。図5は、BGAを配置した構造例に対応し、図6は、LGAを配置した構造例に対応している。
図5および図6に示すように、半田バンプ(ボール)BMP・ランドLND間は、熱処理後互いに融着され、半田バンプ(ボール)BMP・ランドLNDの接続部分を保護するための樹脂層30が、半導体パッケージ100A・PCB基板200A間に形成される。
基本技術に係る半導体パッケージ100Aであって、半田バンプBMPが形成された側の面を示す模式的平面構成は、図7に示すように表され、図7に示された基本技術に係る半導体パッケージ100Aを搭載するPCB基板200AのランドLNDが形成された側の面を示す模式的平面構成は、図8に示すように表される。詳細には絶縁基板32上に配置されたランドLND上には絶縁膜が形成され、その絶縁膜の開口部が、半田バンプBMPと接続される。図8において、LND周縁部分EXTが絶縁膜に対応している。
PCB基板200において、ランドLNDの配置を説明する模式的拡大図は、図9に示すように表される。ランドLND(L11、L12、…、L21、L22、…)は、PCB基板200の絶縁基板32上に正方格子状に配置される。ランドLNDの直径をDとすると、隣接するランドLND間の寸法はDであり、正方格子状に配置されるランドLNDのピッチは、2Dで表される。
基本技術に係る半導体パッケージ100Aであって、半田バンプBMPが形成された側の面において、0.5Lピッチで配置したBGAの平面パターン構成は、図10に示すように表される。
基本技術に係る半導体パッケージ100Aにおいて、半田バンプBMP形成面上には、ボール(半田バンプ)B11、12、…、B54、B55が正方格子状に配置される。各ボールの直径は、図10に示す例では、0.25L、隣接するボール間の寸法は、0.25L、ボールの配置ピッチは、0.5Lである。ここで、Lの値は、例えば、1mmと設定しても良い。
図10に示された半導体パッケージ100Aを搭載するPCB基板200AのランドLND形成面において、0.5Lピッチで配置したランドL11、12、…、L54、L55およびランドL11、L12、…、L54、L55に接続される配線W11、W12、…、W54、W55の平面パターン構成は、図11に示すように表される。
基本技術に係る半導体パッケージ100AをPCB基板200A上に配置した半導体装置300Aであって、図11のIII−III線に対応した切断面における模式的断面構造は、図12に示すように表される。半導体パッケージ100AをPCB基板200A上に配置した半導体装置300Aでは、半導体パッケージ100Aが裏返されてPCB基板200A上に配置されるため、ボール(半田バンプ)B11、B12、…、B54、B55がランドL11、L12、…、L54、L55に対向して配置され、互いに接続される。
ボール(半田バンプ)B15、B25、…、B45、B55は、図12に示すように、ランドL11、L12、…、L54、L55に対向して配置され、互いに接続される。
図12に示すように、半田バンプ(ボール)B15、B25、…、B45、B55・ランドL11、L12、…、L54、L55間は、熱処理によって互いに融着される。また、半田バンプ(ボール)B15、B25、…、B45、B55・ランドL11、L12、…、L54、L55間の接続部分を保護するため、樹脂層30が、半導体パッケージ100A・PCB基板200A間に形成される。
[実施の形態]
実施の形態に係る半導体パッケージ100であって、半田バンプが形成された側の面において、0.4Lピッチで配置したBGAの平面パターン構成は、図13に示すように表される。
半田バンプBMP形成面上には、保護層14の平面視において、ボール(半田バンプ)B11、B12、…、B55、B56が格子状に配置される。格子は、正方格子、長方格子、三角格子、六角格子のいずれかであっても良い。なお、図13の配置例は、正方格子の例に対応している。
図13において、外周に配置されるボールの内、ボールB13、B14、B31、B36、B53、B54は削除されている。
各ボールの直径は、図10に示す例では、0.2L、隣接するボール間の寸法は、0.2L、ボールの配置ピッチは、0.4Lである。ここで、Lの値は、例えば、1mmと設定しても良い。
実施の形態に係る半導体パッケージ100を搭載するPCB基板200のランドLND形成面において、0.4Lピッチで配置したランドL11、L12、…、L55、L56およびランドL11、12、…、L55、L56に接続される配線W11、W12、…、W55、W56の平面パターン構成は、図14に示すように表される。
ここで、外周に配置されるランドの内、ランドL13、L14、L31、L36、L53、L54は削除されている。すなわち、削除されたボールB13、B14、B31、B36、B53、B54に対応するランドL13、L14、L31、L36、L53、L54が削除されている。
図14に示すように、削除されたランドL13、L14のスペースは、配線W25、W24、W23を配置するスペースとして利用され、削除されたランドL36のスペースは、配線W35、W45を配置するスペースとして利用され、削除されたランドL54、L53のスペースは、配線W44、W43、W42を配置するスペースとして利用されている。
半導体パッケージ100の半田バンプBMP形成面上、角部と中央部に配置されるボールおよびそのボールに対向するランドは、半導体パッケージ100とPCB基板200との接続性を確保するために残しておくことが望ましい。
すなわち、図13・図14に示すように、半導体装置300の角部に配置されるランドL11、L16、L51、L56およびそれに対応するボールB11、B16、B51、B56、中心部に配置されるランドL33、L34およびそれに対応するボールB33、B34は、半導体パッケージ100とPCB基板200との接続性を確保するために残しておくことが望ましい。
また、内部に配置されるボールおよびそれに対応するランドの配線を通す目的で、チップ周辺部に配置されるランドL13、L14、L31、L36、L53、L54は削除されている。また、それに対応するボールB13、B14、B31、B36、B53、B54も削除されている。また、削除されたランドL13、L14、L31、L36、L53、L54に対応するボールB13、B14、B31、B36、B53、B54は、ノンコンタクト(NC)の構成を備えていても良い。
実施の形態に係る半導体パッケージ100をPCB基板200上に配置した半導体装置300であって、図14のII−II線に対応した切断面における模式的断面構造は、図図16に示すように表される。図16に示すように、ボールB53、B54は削除されており、ボールB53、B54に対応するランドL53、L54も、図16に示す例では、削除されている。
また、変形例として、図14のII−II線に対応した切断面における模式的断面構造は、図15に示すように表される。図15に示す例では、ボールB53、B54は、再配線層MRDと非接続化されたBMP(NC)で示されている。ボールB53、B54に対応するランドL53、L54も、図15に示す例では、削除されている。一方、ボールB53、B54に対応するランドL53、L54を絶縁基板32上に残し、配線の一部として利用しても良い。
実施の形態に係る半導体パッケージ100は、図13〜図16に示すように、半導体集積回路10と、半導体集積回路10上に配置される層間膜12と、層間膜12上に配置される再配線層MRDと、再配線層MRD上に配置されるポスト電極MPと、層間膜12上に配置され、再配線層MRDおよびポスト電極MPを被覆する保護層14と、ポスト電極MP上に配置され、再配線層MRDと接続される複数のボールBMPとを備える。
また、複数のボールBMPに対向してPCB基板200上に配置され、複数のボールBMPと接続可能な複数のランドLNDの内、内側のランドLND(L22、L23、L24、L25、L32、L35、L42、L43、L44、L45)と接続される内部配線(W22、W23、W24、W25、W32、W35、W42、W43、W44、W45)の配線経路上に存在するボールBMP(B13、B14、B31、B36、B53、B54)は、再配線層MRDと非接続化されていても良い。
ここで、再配線層MRDと非接続化したボールBMP(B13、B14、B31、B36、B53、B54)と、再配線層MRDとの間には、図15に示すように、保護層14が介在され、この保護層14によって、非接続化が実行されている。
また、図16に示すように、複数のボールBMPに対向してPCB基板200上に配置され、複数のボールBMPと接続可能な複数のランドLNDの内、内側のランドLND(L22、L23、L24、L25、L32、L35、L42、L43、L44、L45)と接続される内部配線(W22、W23、W24、W25、W32、W35、W42、W43、W44、W45)の配線経路上に存在するボールBMP(B13、B14、B31、B36、B53、B54)は、削除されていても良い。
実施の形態に係るPCB基板200は、図13〜図16に示すように、絶縁基板32と、絶縁基板32上に、半導体パッケージ100の複数のボールB11、B12、…、B55、B56に対向して配置され、複数のボールB11、B12、…、B55、B56とそれぞれ接続可能な複数のランドL11、L12、…、L55、L56と、絶縁基板32上に配置され、複数のランドL11、L12、…、L55、L56にそれぞれ接続される配線W11、W12、…、W55、W56とを備える。
また、絶縁基板32上において内側に配置されるランドLND(L22、L23、L24、L25、L32、L35、L42、L43、L44、L45)と接続される内部配線(W22、W23、W24、W25、W32、W35、W42、W43、W44、W45)の配線経路上に存在するランドLND(L13、L14、L31、L36、L53、L54)は、図13〜図16に示すように、削除されている。
また、ランドLND(L13、L14、L31、L36、L53、L54)は、半導体パッケージ100の再配線層MRDと非接続化して、ノンコンタクトのランドLND(NC)としても良い。この場合には、LND(NC)(L13、L14、L31、L36、L53、L54)を絶縁基板32上に残し、配線の一部としてこのLND(NC)を利用しても良い。
ランドL11、L12、…、L55、L56は、絶縁基板32の平面視において、格子状に配置される。格子は、正方格子、長方格子、三角格子、六角格子のいずれかである。
絶縁基板32の角部に配置されるランドL11、L16、…、L51、L56および中心部に配置されるランドL33、L34は、半導体パッケージ100との接続性を確保するために残しておくほうが望ましい。
実施の形態に係る半導体装置300は、図13〜図16に示すように、半導体集積回路10と、半導体集積回路10上に配置される層間膜12と、層間膜12上に配置される再配線層MRDと、再配線層MRD上に配置されるポスト電極MPと、層間膜MRD上に配置され、再配線層MRDおよびポスト電極MPを被覆する保護層14と、ポスト電極MP上に配置され、再配線層MRDと接続されるボールBMPとを備える半導体パッケージ100と、絶縁基板32と、絶縁基板32上に、ボールBMPに対向して配置され、ボールBMPと接続可能なランドLNDと、絶縁基板32上に配置され、ランドLNDに接続される配線Wとを備えるPCB基板200とを備える。
ここで、絶縁基板32上において内側に配置されるランドLND(L22、L23、L24、L25、L32、L35、L42、L43、L44、L45)と接続される内部配線(W22、W23、W24、W25、W32、W35、W42、W43、W44、W45)の配線経路上に存在するボールBMP(B13、B14、B31、B36、B53、B54)は、削除若しくは再配線層MRDと非接続化されていても良い。
ここで、再配線層MRDと非接続としたボールBMP(B13、B14、B31、B36、B53、B54)と、再配線層MRDとの間には、図15に示すように、保護層14が介在されることで、非接続化可能である。
また、半導体パッケージ100の角部および中心部に配置されるボールは、PCB基板との接続性を確保するために残しておくほうが望ましい。
半導体パッケージ100は、ウエハ・レベル・チップ・サイズ・パッケージであっても良い。
図15もしくは図16に対応するボールの寸法ピッチの模式的説明は、図17(a)に示すように表され、図17(a)に対応するランドLNDおよび配線W・WSの寸法ピッチの模式的説明は、図17(b)に示すように表される。
図17(a)において、破線で示される2個のBMP部分は、再配線層MRDとノンコンタクトとしたBMP(NC)若しくは削除されていることを示す。破線で示される2個のBMP部分は、例えば、図13における削除されたボールB13・B14、若しくはB53・B54に対応している。
このように、破線で示される2個のBMP部分は、両側のBMP間で1.0Lのスペースがあり、その間に配線Wを3本通した場合、図17(b)に示すように、L/7のラインアンドスペースが得られる。一方、図17(b)の左側に比較例として示すように、ランドLND間のスペース0.2Lに1本の細い配線WSを通した場合、0.2L/3のラインアンドスペースが得られる。すなわち、配線幅は、約2.1倍となり、PCB基板上の配線幅を微細化する必要がない。
実施の形態に係る半導体パッケージをPCB基板上に配置した半導体装置300であって、図14のIV−IV線に対応した切断面における模式的断面構造は、図18に示すように表される。ボールB36に対応するボールは、図18に示すように、再配線層MRDとノンコンタクトとしたBMP(NC)を有する例が示されている。ボールB36に対応するランドL36は、削除されている。
実施の形態に係る半導体パッケージをPCB基板上に配置した半導体装置300であって、図14のIV−IV線に対応した切断面における模式的断面構造は、図19に示すように表される。ボールB36に対応するボールは、図19に示すように、削除している。ボールB36に対応するランドL36も、削除されている。
実施の形態に係る半導体パッケージ100をPCB基板200上に配置した半導体装置300であって、図14のIV−IV線に対応した切断面における模式的断面構造は、図19に示すように表される。図19に示すように、ボールB36は削除されており、ボールB36に対応するランドL36も、図19に示す例では、削除されている。
また、変形例として、図14のII−II線に対応した切断面における模式的断面構造は、図18に示すように表される。図18に示す例では、ボールB36は、再配線層MRDと非接続化されたBMP(NC)で示されている。ボールB36に対応するランドL36も、図18に示す例では、削除されている。一方、ボールB36に対応するランドL36を絶縁基板32上に残し、配線の一部として利用しても良い。
図18若しくは図19に対応するボールの寸法ピッチの模式的説明は、図20(a)に示すように表され、図20(a)に対応するランドLNDおよび配線Wの寸法ピッチの模式的説明は、図20(b)に示すように表される。
図20(a)において、破線で示される1個のBMP部分は、再配線層MRDとノンコンタクトとしたBMP(NC)若しくは削除されていることを示す。破線で示される1個のBMP部分は、例えば、図13における削除されたボールB31若しくはB36に対応している。
このように、破線で示される1個のBMP部分は、両側のBMP間で0.6Lのスペースがあり、その間に配線Wを2本通した場合、図20(b)に示すように、0.12Lのラインアンドスペースが得られる。一方、図17(b)の左側に比較例として示すように、ランドLND間のスペース0.2Lに1本の細い配線WSを通した場合、0.2L/3のラインアンドスペースが得られる。すなわち、配線幅は、約1.8倍となり、PCB基板上の配線幅を微細化する必要がない。
実施の形態に係る半導体パッケージ100であって、半田バンプBMPが形成された側の面において、直径D=0.25LのBMPが、2D=0.5Lピッチで10×8個配置されたBGAの平面パターン構成は、図21に示すように表され、図21に示された半導体パッケージ100を搭載するPCB基板200のランドLND形成面を示す平面パターン構成は、図22に示すように表される。
図21に示すように、複数のバンプBMPは、ラウンドR1・R2・R3・R4の4階層からなる軌跡上に配置されているため、内側に配置されるランドと接続される内部配線の配線経路上に存在するボールBMPは、削除若しくは非接続化される必要がある。
ここで、一例として、絶縁基板32上において内側に配置されるランドL44と接続される内部配線W44の配線経路上に存在するボールBMP(B51、B52、B53)は、削除若しくは再配線層MRDと非接続化されている。また、ボールBMP(B51、B52、B53)と対向するランドLND(L51、L52、L53)も削除若しくは非接続化されている。
同様に、実施の形態に係る半導体パッケージ100であって、半田バンプBMPが形成された側の面において、直径D=0.2LのBMPが、2D=0.4Lピッチで10×8個配置されたBGAを示す平面パターン構成は、図23に示すように表され、図23に示された半導体パッケージ100を搭載するPCB基板200のランドLND形成面を示す平面パターン構成は、図24に示すように表される。
ここで、一例として、絶縁基板32上において内側に配置されるランドL74と接続される内部配線W74の配線経路上に存在するボールBMP(B83、B93、B103)は、削除若しくは再配線層MRDと非接続化されている。また、ボールBMP(B83、B93、B103)と対向するランドLND(L83、L93、L103)も削除若しくは非接続化されている。
同様に、実施の形態に係る半導体パッケージ100であって、半田バンプBMPが形成された側の面において、直径D=0.15LのBMPが、2D=0.3Lピッチで10×8個配置されたBGAを示す平面パターン構成は、図25に示すように表され、図25に示された半導体パッケージ100を搭載するPCB基板200のランドLND形成面を示す平面パターン構成は、図26に示すように表される。
ここで、一例として、絶縁基板32上において内側に配置されるランドL75と接続される内部配線W75の配線経路上に存在するボールBMP(B66、B67、B68)は、削除若しくは再配線層MRDと非接続化されている。また、ボールBMP(B66、B67、B68)と対向するランドLND(L66、L67、L68)も削除若しくは非接続化されている。
また、いずれの配置においても、半導体パッケージ100の角部および中心部に配置されるボールBMP(B11、B18、B101、B108、B54、B55、B64、B65)は、PCB基板200との接続性を確保するために残しておくほうが望ましい。半導体パッケージ100は、ウエハ・レベル・チップ・サイズ・パッケージであっても良い。
(チップサイズの縮小化について)
比較例に係る半導体パッケージ100Aであって、直径D=0.25LのBMPが、2D=0.5Lピッチで5×5個配置されたBGAを示す平面パターン構成は、図27(a)に示すように表され、図27(a)に示された半導体パッケージ100Aを搭載するPCB基板200AのランドLND形成面を示す平面パターン構成は、図27(b)に示すように表される。半導体パッケージ100Aは、ウエハ・レベル・チップ・サイズ・パッケージの場合、半導体集積回路10のチップサイズは、半導体パッケージ100Aのサイズと同程度になる。このため、比較例に係る半導体パッケージ100Aに収納される半導体集積回路10のチップサイズは、2.5L×2.5Lに等しい。
一方、実施の形態に係る半導体パッケージ100を搭載するPCB基板200のランドLND形成面において、直径D=0.2LのLNDを2D=0.4Lピッチで配置した平面パターン構成は、図28に示すように表される。図28に示されたPCB基板200上に配置される半導体パッケージ100に収納される半導体集積回路10のチップサイズは、2.0L×2.4Lに等しい。
直径D=0.25LのBMPのピッチが0.5Lの場合、22ピン必要となるため、チップサイズは、最小でも2.5L×2.5Lのサイズとなり、配線ピッチは、0.25Lに1本可能となる。一方、直径D=0.2LのBMPのピッチを0.4Lとした場合、図28に示すように、チップサイズを縮小可能となり、かつ配線ピッチは、0.25Lに1本という条件を満たすことができる。よって、PCB基板コストに影響を出さずにチップ面積を削減可能となる。この時の最小チップサイズは、2.0L×2.4Lとなり、約23%削減可能となる。
比較例に係る半導体パッケージ100Aを搭載するPCB基板200AのランドLND形成面において、直径D=0.2LのLNDを2D=0.4Lピッチで配置したLNDの平面パターン構成は、図29に示すように表される。図29に示されたPCB基板200A上に配置される半導体パッケージ100Aに収納される半導体集積回路10のチップサイズは、2.0L×2.0Lに等しい。
実施の形態に係る半導体パッケージ100を搭載するPCB基板200のランドLND形成面において、直径D=0.15LのLNDを0.3Lピッチで配置したLNDの平面パターン構成は、図30に示すように表される。図30に示されたPCB基板200上に配置される半導体パッケージ100に収納される半導体集積回路10のチップサイズは、1.5L×1.8Lに等しい。
直径D=0.2LのBMPのピッチが0.4Lの場合、22ピン必要となるため、チップサイズは、最小でも2.0L×2.0Lのサイズとなり、配線ピッチは、0.2Lに1本可能となる。一方、直径D=0.15LのBMPのピッチを0.3Lとした場合、図30に示すように、チップサイズを縮小可能となり、かつ配線ピッチは、0.2Lに1本という条件を満たすことができる。よって、PCB基板コストに影響を出さずにチップ面積を削減可能となる。この時の最小チップサイズは、1.5L×1.8Lとなり、約32%削減可能となる。
実施の形態に係る半導体パッケージ100においては、ボールの配置ピッチルールを低減し、半導体集積回路10のチップサイズを縮小化可能である。すなわち、ボールの配置ピッチルールを、Lを任意定数として、0.5Lから0.4Lに低減しても良い。また、ボールの配置ピッチルールを、Lを任意定数として、0.4Lから0.3Lに低減しても良い。
一方、実施の形態に係る半導体パッケージを搭載するPCB基板200は、PCB基板上の配線幅を微細化する必要がなく、実装が容易である。
さらに、半導体集積回路のチップサイズを縮小化可能であることから、半導体パッケージを小型化することができる。
実施の形態に係る半導体パッケージ、およびこの半導体パッケージを搭載するPCB基板、およびこのPCB基板上に半導体パッケージを搭載した半導体装置においては、PCB基板上にWL−CSP/BGA/LGAを実装時に、PCB基板上に配線を通すためネックとなるランドに対応するボールを削除もしくはノンコンタクト(NC:Non-contact)とする。
実施の形態に係る半導体パッケージにより、削除したボールに対応するランド部分をPCB基板上の配線として使用できるため、ボールピッチおよびボールに対応したランドピッチを狭くすることができる。この結果、チップサイズを小さくすることができる。また、削除したボールに対応するランド部分も削除可能であり、この場合には、削除対応部分は、PCB基板上の配線用スペースとして使用できる。
実施の形態に係る半導体パッケージにより、ノンコンタクトとしたボールに対応するランド部分をPCB基板上の配線として使用できるため、ボールピッチおよびボールに対応したランドピッチを狭くすることができる。この結果、チップサイズを小さくすることができる。
また、配線ピッチに関しては、従来と同等レベルのスペースを確保できるため、PCB基板コストの上昇を抑制可能となり、全体としてのシステムコストダウンが可能になる。
以上、説明したように、本実施の形態によれば、チップサイズを小さくすることができ、かつPCB基板上の配線幅を微細化する必要がなく、実装が容易で小型化可能な半導体パッケージ、およびこの半導体パッケージを搭載するPCB基板、およびこのPCB基板上に半導体パッケージを搭載した半導体装置を提供することができる。
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
本発明の半導体パッケージおよび半導体装置は、WL−CSP型の半導体装置や、QNFパッケージ型の半導体装置などに適用可能である。
10…半導体集積回路(LSI)
12…層間膜
14…保護層(インターポーザー)
16…モールド樹脂層
26…LSI保護層
30…樹脂層
32…絶縁基板
100、100A…半導体パッケージ
200、200A…PCB基板
300、300A…半導体装置
BMP…ボール(半田バンプ)
MP…ポスト電極
MRD…再配線層
LND…ランド

Claims (24)

  1. 半導体集積回路と、
    前記半導体集積回路上に配置される層間膜と、
    前記層間膜上に配置される再配線層と、
    前記再配線層上に配置されるポスト電極と、
    前記層間膜上に配置され、前記再配線層および前記ポスト電極を被覆する保護層と、
    前記ポスト電極上に配置され、前記再配線層と接続される複数のボールと
    を備え、
    前記複数のボールに対向してPCB基板上に配置され、前記複数のボールと接続可能な複数のランドの内、内側のランドと接続される内部配線の配線経路上に存在するボールを前記再配線層と非接続としたことを特徴とする半導体パッケージ。
  2. 前記再配線層と非接続とした前記ボールと、前記再配線層との間には、前記保護層が介在されることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  3. 前記ボールは、前記保護層の平面視において、格子状に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体パッケージ。
  4. 前記格子は、正方格子、長方格子、三角格子、六角格子のいずれかであることを特徴とする請求項3に記載の半導体パッケージ。
  5. 前記ボールの配置ピッチルールを低減し、前記半導体集積回路のチップサイズを縮小化可能であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体パッケージ。
  6. 前記ボールの配置ピッチルールを、Lを任意定数として、0.5Lから0.4Lに低減したことを特徴とする請求項5に記載の半導体パッケージ。
  7. 前記ボールの配置ピッチルールを、Lを任意定数として、0.4Lから0.3Lに低減したことを特徴とする請求項5に記載の半導体パッケージ。
  8. 前記半導体パッケージの角部および中心部に配置されるボールは、前記PCB基板との接続性を確保するために残したことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体パッケージ。
  9. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に、半導体パッケージの複数のボールに対向して配置され、前記複数のボールとそれぞれ接続可能な複数のランドと、
    前記絶縁基板上に配置され、前記複数のランドにそれぞれ接続される配線と
    を備え、
    前記絶縁基板上において内側に配置されるランドと接続される内部配線の配線経路上に存在するランドを半導体パッケージの再配線層と非接続としたことを特徴とするPCB基板。
  10. 前記ランドは、前記絶縁基板の平面視において、格子状に配置されることを特徴とする請求項9に記載のPCB基板。
  11. 前記格子は、正方格子、長方格子、三角格子、六角格子のいずれかであることを特徴とする請求項10に記載のPCB基板。
  12. 前記ランドの配置ピッチルールを低減し、前記PCB基板上に配置される半導体集積回路のチップサイズを縮小化可能であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載のPCB基板。
  13. 前記ランドの配置ピッチルールを、Lを任意定数として、0.5Lから0.4Lに低減したことを特徴とする請求項12に記載のPCB基板。
  14. 前記ボールの配置ピッチルールを、Lを任意定数として、0.4Lから0.3Lに低減したことを特徴とする請求項11に記載のPCB基板。
  15. 前記絶縁基板の角部および中心部に配置されるランドは、前記半導体パッケージとの接続性を確保するために残したことを特徴とする請求項9〜14のいずれか1項に記載のPCB基板。
  16. 半導体集積回路と、前記半導体集積回路上に配置される層間膜と、前記層間膜上に配置される再配線層と、前記再配線層上に配置されるポスト電極と、前記層間膜上に配置され、前記再配線層および前記ポスト電極を被覆する保護層と、前記ポスト電極上に配置され、前記再配線層と接続されるボールとを備える半導体パッケージと、
    絶縁基板と、前記絶縁基板上に、前記ボールに対向して配置され、前記ボールと接続可能なランドと、前記絶縁基板上に配置され、前記ランドに接続される配線とを備えるPCB基板と
    を備え、前記絶縁基板上において内側に配置されるランドと接続される内部配線の配線経路上に存在するボールを前記再配線層と非接続としたことを特徴とする半導体装置。
  17. 前記再配線層と非接続とした前記ボールと、前記再配線層との間には、前記保護層が介在されることを特徴とする請求項16に記載の半導体装置。
  18. 前記ボールは、前記保護層の平面視において、格子状に配置されることを特徴とする請求項16または17のいずれか1項に記載の半導体装置。
  19. 前記格子は、正方格子、長方格子、三角格子、六角格子のいずれかであることを特徴とする請求項18に記載の半導体装置。
  20. 前記ボールの配置ピッチルールを低減し、前記半導体集積回路のチップサイズを縮小化可能であることを特徴とする請求項16〜19のいずれか1項に記載の半導体装置。
  21. 前記ボールの配置ピッチルールを、Lを任意定数として、0.5Lから0.4Lに低減したことを特徴とする請求項20に記載の半導体装置。
  22. 前記ボールの配置ピッチルールを、Lを任意定数として、0.4Lから0.3Lに低減したことを特徴とする請求項20に記載の半導体装置。
  23. 前記半導体パッケージの角部および中心部に配置されるボールは、前記PCB基板との接続性を確保するために残したことを特徴とする請求項16〜22のいずれか1項に記載の半導体装置。
  24. 前記半導体パッケージは、ウエハ・レベル・チップ・サイズ・パッケージであることを特徴とする請求項16〜23のいずれか1項に記載の半導体装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9922920B1 (en) * 2016-09-19 2018-03-20 Nanya Technology Corporation Semiconductor package and method for fabricating the same
JP6772232B2 (ja) * 2018-10-03 2020-10-21 キヤノン株式会社 プリント回路板及び電子機器
JP2022011066A (ja) * 2020-06-29 2022-01-17 日本電気株式会社 量子デバイス

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6225143B1 (en) * 1998-06-03 2001-05-01 Lsi Logic Corporation Flip-chip integrated circuit routing to I/O devices
JP3386029B2 (ja) * 2000-02-09 2003-03-10 日本電気株式会社 フリップチップ型半導体装置及びその製造方法
TW515054B (en) * 2001-06-13 2002-12-21 Via Tech Inc Flip chip pad arrangement on chip for reduction of impedance
JP2004022651A (ja) * 2002-06-13 2004-01-22 Denso Corp 半導体装置
US6880544B2 (en) 2002-12-10 2005-04-19 Lang Manufacturing Company Rack oven
US6762495B1 (en) * 2003-01-30 2004-07-13 Qualcomm Incorporated Area array package with non-electrically connected solder balls
US6916995B2 (en) * 2003-02-25 2005-07-12 Broadcom Corporation Optimization of routing layers and board space requirements for ball grid array package implementations including single and multi-layer routing
JP4761524B2 (ja) * 2004-09-28 2011-08-31 キヤノン株式会社 プリント配線板及びプリント回路板
CN101057324B (zh) 2004-11-16 2011-11-09 罗姆股份有限公司 半导体装置及半导体装置的制造方法
US7180011B1 (en) * 2006-03-17 2007-02-20 Lsi Logic Corporation Device for minimizing differential pair length mismatch and impedance discontinuities in an integrated circuit package design
KR100796523B1 (ko) * 2006-08-17 2008-01-21 삼성전기주식회사 전자부품 내장형 다층 인쇄배선기판 및 그 제조방법
US7441222B2 (en) * 2006-09-29 2008-10-21 Nokia Corporation Differential pair connection arrangement, and method and computer program product for making same
JP2008124363A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Nec Electronics Corp 半導体装置
JP2008141019A (ja) 2006-12-01 2008-06-19 Rohm Co Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP5409996B2 (ja) * 2006-12-25 2014-02-05 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル 多層プリント配線板
JP5081578B2 (ja) 2007-10-25 2012-11-28 ローム株式会社 樹脂封止型半導体装置
JP2014003174A (ja) * 2012-06-19 2014-01-09 Konica Minolta Inc Bgaパッケージ
US8987884B2 (en) * 2012-08-08 2015-03-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Package assembly and methods for forming the same
JP2012256935A (ja) 2012-08-31 2012-12-27 Rohm Co Ltd 樹脂封止型半導体装置

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