JPH04340732A - 実装回路装置 - Google Patents

実装回路装置

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JPH04340732A
JPH04340732A JP3113086A JP11308691A JPH04340732A JP H04340732 A JPH04340732 A JP H04340732A JP 3113086 A JP3113086 A JP 3113086A JP 11308691 A JP11308691 A JP 11308691A JP H04340732 A JPH04340732 A JP H04340732A
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JP
Japan
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reference potential
connection
bump
layer
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JP3113086A
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English (en)
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Susumu Kimijima
君島 進
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64Impedance arrangements
    • H01L2223/66High-frequency adaptations
    • H01L2223/6605High-frequency electrical connections
    • H01L2223/6616Vertical connections, e.g. vias
    • H01L2223/6622Coaxial feed-throughs in active or passive substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 [発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】本発明はLSIなどの半導体素子
を、フリップチップ接続で配線基板に高密度実装して成
る実装回路装置に係り、特に高速な動作速度を要求され
る実装回路装置に関する。
【0003】
【従来の技術】周知のごとく、所要の信号配線層および
基準電位層を備えた配線基板面に、所要の信号配線層お
よび基準電位層を備えた半導体素子をフリップチップ接
続して構成された実装回路装置が、動作速度の高速性か
ら関心を寄せられている。図4はこのような実装回路装
置の要部構成の概略を断面的に示したもので、前記半導
体素子1はその電極1aを、いわゆるバンプ2を介して
配線基板3面の電極3aに電気的に接続された構成を成
している。図5は前記バンプ接続部の構成を、拡大して
断面的に示したもので、半導体素子1の配線部4は信号
配線層4a、層間絶縁層4bおよび基準電位層4cによ
りストリップ構造を成し、特性インピーダンスを制御し
得るようになっている。一方、配線基板3の配線部5も
半導体素子1の場合と同様に信号配線層5a、層間絶縁
層5bおよび基準電位層5cによりストリップ構造を成
し、特性インピーダンスを制御し得るようになっており
、バンプ2よって半導体素子1配線部4の信号配線層4
aと、配線基板3配線部5の信号配線層5aとが電気的
に接続されている。
【0004】上記フリップチップ接続によれば、半導体
素子1と配線基板3とを接続する導体の長さ、すなわち
バンプ2の高さがワイヤーボンディングやTAB(テー
プ・オートメーテッド・ボンディング)の導体の長さに
比べて小さく、数十〜数百μm 程度に過ぎない。した
がって、前記接続用導体の長さに起因する信号の伝播遅
延も小さくなるので、本質的に高速動作が可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記フリップ
チップ接続の手段を採った構成の実装回路装置の場合は
、次のような問題がある。すなわち、半導体素子1配線
部4の信号配線層4aと配線基板3配線部5の信号配線
層5aとを接続するバンプ2の高さは、基準電位層4c
と基準電位層5cとの距離と異なるので、バンプ2部分
の特性インピーダンスが、信号配線層4a,5a の特
性インピーダンスからズレた現象が認められ、その結果
バンプ2の部分で信号の反射ノイズが発生する。また、
基準電位層4c、5cによる電磁遮蔽がなされないため
、近接するバンプ2からのクロストークノイズも発生す
る。しかして、これらのノイズは動作速度の高速化に伴
い急速に増大し、誤動作の原因となっている。
【0006】ところで、最近高速システムへの要求が高
まり、これらのシステム用として高速・大規模・高集積
化されたLSI素子も開発されており、このLSI素子
では、I/O 数が500 〜1000、動作速度数1
00 MHz 〜数10 GHzと、多ピン・高速化し
ている。したがって、このようなLSI素子(半導体素
子)を実装して、上記の実装回路装置を構成した場合、
前記多I/O 数に伴いバンプ2間の距離が接近するた
め、クロストークノイズが増大するとともに、バンプ2
部分での特製インピーダンスのズレによる反射ノイズの
発生ないし誤動作の原因も増進される。そして、動作速
度が高速になるほどノイズも増大し、誤動作が多くなる
【0007】また、消費電力を低減し発熱量を小さくす
るため、電源電圧を低くしたLSI素子も出現しており
、この種のLSI素子の場合は、論理振幅が小さいので
ノイズマージンが小さく、より誤動作し易くなり安定な
高速システムが得られないという問題がある。
【0008】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、半導体素子を配線基板面にフリップチップ接続で
実装した構成において、前記接続部で発生するノイズを
低減・抑制し、高速でも常に安定した所要の動作をなす
実装回路装置の提供を目的とする。
【0009】 [発明の構成]
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る実装回路装
置は、所要の信号配線層および基準電位層を備えた配線
基板と、前記配線基板面にフリップチップ接続される所
要の信号配線層および基準電位層を備えた半導体素子と
を具備し、前記フリップチップ接続の少なくとも一部は
、信号配線層間を接続する信号配線接続用バンプ電極お
よびこの信号配線接続用バンプ電極を軸として囲繞する
ように配設されて基準電位層間を接続する基準電位用バ
ンプ電極によって成されていることを特徴とする。
【0011】すなわち、本発明に係る実装回路装置は、
信号配線層間を接続する信号配線接続用バンプ電極を取
り囲むように、中空状(筒状)のバンプ電極を配設し、
この中空状(筒状)のバンプ電極を基準電位層に接続す
る構成を採ったことを骨子とするものである。
【0012】
【作用】上記本発明によれば、信号配線接続用バンプ電
極を取り囲むように配設した中空状(筒状)のバンプ電
極で基準電位層間を接続した構成とすることにより、隣
接するバンプ間の電気的結合がそれぞれシールドされる
ため、クロストークノイズが低減ないし発生が抑制され
る。一方、信号配線層間を接続する信号配線接続用バン
プ電極部の特性インピーダンスが制御されるので、この
信号配線接続用バンプ電極部における特性インピーダン
スの不整合による反射ノイズも低減される。したがって
、ノイズに起因する誤動作が全面的に解消され、高速動
作でも常に安定した機能を呈することになる。
【0013】
【実施例】以下図1〜図3を参照して本発明の実施例を
説明する。
【0014】図1は本発明に係る実装回路装置に実装さ
れた半導体素子6を平面的に示したもので、半導体素子
6面には図示されていない信号配線層に一端が接続した
信号配線接続用バンプ(電極)7aと、基準電位層に一
端が接続した基準電位接続用バンプ(電極)7bとが2
次元的に配置されている。しかして、前記信号配線接続
用バンプ7aと基準電位接続用バンプ7bとは、基準電
位接続用バンプ7bが、信号配線接続用バンプ7aを取
り囲む(囲繞)ように配設されている。つまり、基準電
位接続用バンプ7bは筒状を成しており、前記信号配線
接続用バンプ7aとは同軸的な位置関係をなして配設さ
れている。
【0015】図2は本発明に係る実装回路装置の要部構
造、換言するとバンプ接続部の構成を、拡大して断面的
に示したもので、先ず半導体素子6の配線部8は次のよ
うに構成されている。すなわち、半導体素子6面上には
、第1の絶縁層8b、第1の基準電位層8c、第2の絶
縁層(層間絶縁層)8b′、信号配線層8a、第3の絶
縁層(層間絶縁層)8b″、第2の基準電位層8c′が
順次積層されている。しかして、第1、第2の基準電位
層8c、8c′、第2、第3の絶縁層(層間絶縁層)8
b′、8b″、および信号配線層8aによりストリップ
構造を成し、特性インピーダンスを制御し得るようにな
っている。
【0016】一方、配線基板9の配線部10も半導体素
子6の場合と同様に第1、第2の基準電位層10c 、
 10c′、第2、第3の絶縁層(層間絶縁層)10b
 ′、 10b″、および信号配線層10a によりス
トリップ構造を成し、特性インピーダンスを制御し得る
ようになっている。
【0017】しかして、信号配線接続用バンプ7aによ
って半導体素子6の配線部8の信号配線層8aと、配線
基板9の配線部10の信号配線層10a とが電気的に
接続されている。また、前記信号配線接続用バンプ7a
を取り囲む(囲繞)ように配設されている基準電位接続
用バンプ7bによって、半導体素子6の第2の基準電位
層8c′と配線基板9の配線部10の第2の基準電位層
 10c′とが電気的に接続されている。つまり、半導
体素子6の配線基板9に対するフリップチップ接続は、
信号配線接続用バンプ7aと筒状の基準電位接続用バン
プ7bとが同軸的な構造で成されている。
【0018】前記フリップチップ接続構造により、隣接
する信号配線接続用バンプ7a間の電気的な結合がシー
ルドされることになるので、クロストークノイズを効果
的に防止し得るとともに、信号配線接続用バンプ7a部
の特性インピーダンスも制御されるため、信号配線接続
用バンプ7a部における特性インピーダンスの不整合に
よる反射ノイズも低減され、もって前記ノイズに起因す
る半導体素子6の誤動作を解消し得る。
【0019】なお、上記においては信号配線接続用バン
プ7aと筒状の基準電位接続用バンプ7bとが同軸的に
配置した構造を例示したが、筒状に限られるものでなく
、また図3(a) 、(b) 、(c) 、(d) に
それぞれ平面的に示すように、筒状の基準電位接続用バ
ンプ7bの側壁部に適宜スリット7b′を設けた構造と
してもよいし、図3(e)に平面的に示すように、柱状
体7b″を円状もしくは正方形状に配置した構成としも
よい。さらに前記同軸的なフリップチップ接続構造は、
必ずしも全体的に実施する必要なく、周波数の高い信号
が通る信号配線接続用バンプ7aのみに採用しても、十
分所用の効果が得られる。
【0020】さらにまた、上記構成例では半導体素子6
の配線部8および配線基板9の配線部10の配線をスト
リップ構造としたが、マイクロストリップやコプラナー
など他の配線構造でもよい。
【0021】
【発明の効果】上記説明したように、本発明に係る実装
回路装置によれば、フリップチップ接続構造により、隣
接する信号配線接続用バンプ間の電気的な結合がシール
ドされることになるので、クロストークノイズを効果的
に防止し得るとともに、信号配線接続用バンプ部の特性
インピーダンスも制御される。このため、信号配線接続
用バンプ部における特性インピーダンスの不整合による
反射ノイズも低減され、もって前記ノイズに起因する半
導体素子6の誤動作を解消し得る。
【0022】さらに、電源やグランドに接続された基準
電位接続用バンプで、信号配線接続用バンプを取り囲ん
だ構成を成しているので、信号配線接続用バンプよりも
電源/グランド用の基準電位接続用バンプ面積が大きく
なり、同時に大きな電流が流れ得る。つまり、同時に多
数の能動領域(素子)が動作した場合でも、電源線の能
力によって支障を受ける恐れが低減する。しかも、前記
フリップチップ接続を構成するバンプ接続面の総和が比
較的大きくなっているため、前記バンプによる半導体素
子の配線基板に対する固定・接続も強固となり、衝撃な
どによる脱離・欠落なども防止され、常に安定した所用
の機能を保持・発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実装回路装置の構成においてフリ
ップチップ接続される半導体素子の被接続部の構成を示
す平面図。
【図2】本発明に係る実装回路装置の要部構成例を示す
断面図。
【図3】a、b、c、d、eは本発明に係る実装回路装
置におけるの基準電位用接続用バンプそれぞれ異なる構
成例を示す平面図。
【図4】従来の実装回路装置の概略構成を示す断面図。
【図5】従来の実装回路装置の要部構成を示す断面図。
【符号の説明】
1、6…半導体素子    1a…半導体素子の電極 
   2、7a…信号配線接続用バンプ    3、9
…配線基板    3a…配線基板の電極    4、
8…半導体素子の配線部    5、10…配線基板の
配線部    4a,5a,8a,10a…信号配線層
    4b,5b,8b,8b ′, 8b″,10
b ,10b″…絶縁層(層間絶縁層)    4c,
5c,8c, 8c′ ,10c,10c ′…基準電
位層    7b…基準電位用接続用バンプ    7
b′…基準電位用接続用バンプのスリット    7 
b ″…基準電位用接続用バンプを構成する柱状体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  所要の信号配線層および基準電位層を
    備えた配線基板と、前記配線基板面にフリップチップ接
    続される所要の信号配線層および基準電位層を備えた半
    導体素子とを具備し、前記フリップチップ接続の少なく
    とも一部は、信号配線層間を接続する信号配線接続用バ
    ンプ電極およびこの信号配線接続用バンプ電極を軸とし
    て囲繞するように配設されて基準電位層間を接続する基
    準電位用バンプ電極によって成されていることを特徴と
    する実装回路装置。
JP3113086A 1991-05-17 1991-05-17 実装回路装置 Withdrawn JPH04340732A (ja)

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