JPH09115956A

JPH09115956A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH09115956A
Application number: JP27221295A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Terajima; 寺嶋　　一彦
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 1997-05-02
Anticipated expiration: 2015-10-20
Also published as: JP3506547B2

Abstract

(57)【要約】【課題】能動素子は動作時に電力消費により発熱する
ため、ＩＣチップ７が加熱される。ＩＣチップ７の温度
が上昇すると、アルミニウム配線の腐食が発生して、配
線の断線やショートなどの故障が発生する。この問題点
を解決する。【解決手段】絶縁基板１上にＩＣチップ７を能動素子
面７ａを絶縁基板１に向けて実装し、ＩＣチップ７の各
電極と接続するための基板電極３と、マザーボードと接
続するためのボール端子１０と、基板電極３とボール端
子１０を接続するための電気的経路と、ＩＣチップ７の
非能動素子面７ｂと能動素子面７にある電源系電極を接
続するための電気的経路と、ＩＣチップ７の熱を非能動
素子面７ｂからマザーボードに放熱するための熱伝導部
材を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は絶縁基板上に半導体
チップの能動素子面を絶縁基板に向けて実装し、この絶
縁基板にマザーボードと接続するためのボール端子を備
えたボールグリッドアレイの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、半導体チップ（以下ＩＣチッ
プと記載する）はチップキャリアーに実装して使用す
る。このチップキャリアーはＩＣチップの各電極とマザ
ーボードとの電気的接続と、ＩＣチップの保護と、さら
にＩＣチップの放熱などの機能を有する。

【０００３】このチップキャリアーの一種であるボール
グリッドアレイ（以下ＢＧＡと記載する）は、絶縁基板
上にＩＣチップを実装し、ＩＣチップの各電極と接続す
るための基板電極を有し、さらにマザーボードに接続す
るためのボール端子を備えている。

【０００４】ＩＣチップの能動素子面に設ける各電極を
基板電極と電気的に接続する手段としては、ワイヤーボ
ンディング手段や、テープオウトメーテドボンディング
手段や、フリップチップボンディング手段などがあげら
れる。

【０００５】なかでもフリップチップボンディングは、
ＩＣチップの面積以外は接続のためのスペースを必要と
しないため、最も実装密度が高く有効な接続手段であ
る。

【０００６】前述のフリップチップボンディング手段に
よりＩＣチップを絶縁基板上に実装する構造を有するフ
リップチップＢＧＡ（以下ＦＣＢＧＡと記載する）は、
チップキャリアーの薄型化と電気特性などの点で他の接
続手段に比らべて有利な構造を備えている。

【０００７】以下図面に基づいて従来技術におけるＦＣ
ＢＧＡの構造について説明する。図５は従来技術におけ
るＦＣＢＧＡ１１の構造を示す断面図であり、図６は絶
縁基板１のおもて面の銅配線パターンを示す平面図であ
る。図７は絶縁基板１裏面の銅配線パターンを示す平面
図である。以下図５と図６と図７を交互に参照して、従
来技術のＦＣＢＧＡの構造を説明する。

【０００８】図６に示すように、絶縁基板１はほぼ四角
形の形状を有し、板厚が０．２ｍｍ程度の絶縁材料から
なる。絶縁基板１の材料としては、エポキシ樹脂やポリ
イミド樹脂やセラミクスなどの絶縁材料があげられる
が、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂であ
る。

【０００９】図５に示すように、絶縁基板１のおもて面
にＩＣチップ７の各電極と接続するための基板電極３を
設ける。この基板電極３は厚さ１８μｍ程度の銅うす膜
からなる。

【００１０】また、絶縁基板１の裏面に、ボール端子１
０と接続するためのパッド電極４を設ける。このパッド
電極４は厚さ１８μｍ程度の銅うす膜からなる。

【００１１】さらに、絶縁基板１に、おもて面と裏面の
電気的経路を接続するためのスルーホール２を設ける。
このスルーホール２の壁面には、絶縁基板１のおもて面
と裏面の電気的経路を接続するために、厚さ１８μｍ程
度の銅うす膜層を設ける。

【００１２】そのうえ、図６に示すように、絶縁基板１
のおもて面に基板電極３とスルーホール２を接続するた
めの電気的経路を設ける。この電気的経路は厚さ１８μ
ｍ程度の銅うす膜からなる。

【００１３】そのうえ、図７に示すように、絶縁基板１
の裏面にパッド電極４とスルーホール２を接続するため
の電気的経路を設ける。この電気的経路は、厚さ１８μ
ｍ程度の銅うす膜からなる。

【００１４】さらに、図５に示すように、絶縁基板１の
おもて面と裏面に、電気的経路を保護するための樹脂組
成物からなる絶縁膜５を、電気的経路を覆うようにして
設けている。

【００１５】絶縁基板１のおもて面に設ける絶縁膜５
は、絶縁基板１の中央にＩＣチップ７を実装するための
ほぼ四角形の開口部を有しており、基板電極３は絶縁膜
５から露出している。

【００１６】また、絶縁基板１の裏面に設ける絶縁膜５
は、パッド電極４の上にボール端子１０を接続するため
の円形の開口部を有する。

【００１７】以上説明したように、図５に示す配線基板
６はおもて面に基板電極３と絶縁膜５を有している。さ
らに配線基板６は裏面にパッド電極４と絶縁膜５を有し
ている。そのうえ配線基板６は、おもて面の基板電極３
と裏面のパッド電極４をスルーホール２を介して電気的
に接続する。

【００１８】また図５に示すように、ＩＣチップ７は能
動素子面７ａを配線基板６に向けて実装してある。ＩＣ
チップ７は能動素子面７ａに、ＩＣチップ７の機能を行
うための図示しない能動素子を有している。さらに、Ｉ
Ｃチップ７は能動素子面７ａに、能動素子の動作を行う
ための図示しない電気的配線を有している。さらに、Ｉ
Ｃチップ７は能動素子面７ａに、基板電極３と電気的に
接続するための図示しない電源系電極と信号系電極を有
している。

【００１９】能動素子面７ａの各電極はバンプ端子８を
介して基板電極３に電気的に接続している。バンプ端子
８の材料としては、錫と鉛の重量比が６対４のハンダ合
金があげられる。

【００２０】さらに、図５に示すようにＩＣチップ７の
能動素子面７ａは、能動素子の保護とＩＣチップ７を配
線基板６に固着するために、絶縁性の封止樹脂９により
樹脂封止してある。

【００２１】そのうえ、配線基板６の裏面に配したパッ
ド電極４の上に、図示しないマザーボードと電気的接続
を行うためのボール端子１０を設ける。このボール端子
１０の材料としては、錫と鉛の重量比が６対４のハンダ
合金があげられる。

【００２２】なお、ＦＣＢＧＡ１１は、配線基板６のお
もて面に実装したＩＣチップ７の各電極と、裏面に設け
たボール端子１０とを、バンプ端子８と配線基板６を介
して電気的に接続している。従来技術によるＦＣＢＧＡ
１１は、以上説明したような構造を有する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】能動素子は、動作時に
電力消費により発熱するため、ＩＣチップ７が加熱され
る。ＩＣチップ７の温度が上昇すると、アルミニウム配
線の腐食が発生し、配線の断線やショートなどの故障が
発生する。

【００２４】したがって、ＩＣチップ７を実装するチッ
プキャリアーには、ＩＣチップ７の温度を許容温度以下
に保つための放熱機能が求められる。近年、ＩＣチップ
７の高機能化に伴い発熱量は増加しており、チップキャ
リアーにはより高い放熱性が求められている。

【００２５】従来技術のＦＣＢＧＡ１１の主な放熱経路
は、ＩＣチップ７から直接空気に放熱する経路と、ＩＣ
チップ７から封止樹脂９とＦＣＢＧＡ１１本体を介して
空気に放熱する経路と、ＩＣチップ７から封止樹脂９と
絶縁基板１とボール端子１０を介してマザーボードに至
る経路とがある。

【００２６】この放熱経路のうち、ＩＣチップ７から空
気に放熱する場合は、ＩＣチップ７の表面積が不充分な
大きさため、ＩＣチップ７の熱を効果的に放熱すること
はできない。

【００２７】また、ＩＣチップ７本体から封止樹脂９と
ＦＣＢＧＡ１１を介して空気に放熱する場合は、封止樹
脂９の熱伝導性が不充分なことと、ＦＣＢＧＡ１１の表
面積が不充分なこととから、ＩＣチップ７の熱を効果的
に放熱することはできない。

【００２８】さらに、ＩＣチップ７から封止樹脂９と絶
縁基板１とボール端子１０を介してマザーボードに放熱
する経路では、封止樹脂９の熱伝導性が不充分なため、
ＩＣチップ７の熱を効果的に放熱することはできない。

【００２９】チップキャリアーの放熱性を高めるため
に、表面積の大きいヒートシンクを取り付ける手段があ
る。

【００３０】しかし、ヒートシンクを取り付けること
は、外形が薄いというＦＣＢＧＡ１１の特徴を著しく損
う。さらにＦＣＢＧＡ１１を、小型化が求められる携帯
用機器に用いる場合には、ヒートシンクを取り付けるた
めのスペースを確保できない。

【００３１】このように従来技術のＦＣＢＧＡ１１で
は、ＩＣチップ７の熱を有効に放熱できないため、発熱
量の多い半導体チップは実装できないという問題点があ
る。

【００３２】また、能動素子の動作時には、電源系の寄
生インダクタンスにより誘導されるノイズが発生する。
このノイズは能動素子の誤動作の原因となる。

【００３３】このため、ＩＣチップを実装するチップキ
ャリアーにはノイズを低減する機能が求められる。近
年、能動素子の動作の高速化に伴い、このノイズの低減
が重要になっている。

【００３４】前述のノイズを低減する手段として、ＩＣ
チップ７の電源系電極のうち、電源またはグランドのい
ずれか一方とＩＣチップ７本体とを電気的に接続して、
電位を同じにする手段がある。

【００３５】ワイヤーボンディングを採用するＢＧＡの
ように、非能動素子面を絶縁基板に向けて実装する構成
では、ＩＣチップの電源系電極のうち電源またはグラン
ドのいずれかとワイヤーで接続した基板電極と、非能動
素子面とを導電性接着剤を用いて接続することができ
る。

【００３６】しかし、従来技術のＦＣＢＧＡ１１におい
ては、フリップチップボンディングを採用するため、Ｉ
Ｃチップ７の能動素子面７ａを絶縁基板１に向けて実装
する必要がある。したがって、ワイヤーボンディングの
ように、電源系電極のうち電源またはグランドのいずれ
かと、非能動素子面７ｂとを絶縁基板１上で電気的に接
続することができない。このため、前述のノイズ発生に
より能動素子の動作不良を生ずる問題点がある。

【００３７】そこで本発明の目的は、上記課題を解決し
て、放熱性に優れたノイズの少ない半導体装置の構造を
提供することである。

【００３８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置においては、下記記載の構造を
採用する。

【００３９】本発明の半導体装置は、絶縁基板のおもて
面に、半導体チップの能動素子面を絶縁基板に向けて実
装し、この能動素子面の各電極と接続するためのバンプ
端子と、バンプ端子と接続するための基板電極を有し、
絶縁基板の裏面には、マザーボードと接続するためのボ
ール端子を有し、さらに基板電極とボール端子を接続す
るための電気的経路と、半導体チップの熱を非能動素子
面からボール端子に導き、マザーボードに放熱するため
の熱伝導部材を有することを特徴とするものである。

【００４０】本発明の半導体装置は、絶縁基板のおもて
面に、半導体チップの能動素子面を絶縁基板に向けて実
装し、この能動素子面の各電極と接続するためのバンプ
端子と、バンプ端子と接続するための基板電極を有し、
絶縁基板の裏面には、マザーボードと接続するためのボ
ール端子を有し、さらに基板電極とボール端子を接続す
るための電気的経路と、半導体チップの熱を非能動素子
面からボール端子に導き、マザーボードに放熱するため
の熱伝導板と、放熱用パターンと、放熱端子からなる熱
伝導経路を有することを特徴とするものである。

【００４１】本発明の半導体装置は、絶縁基板のおもて
面に、半導体チップの能動素子面を絶縁基板に向けて実
装し、この能動素子面の各電極と接続するためのバンプ
端子と、バンプ端子と接続するための基板電極を有し、
絶縁基板の裏面には、マザーボードと接続するためのボ
ール端子を有し、さらに基板電極とボール端子を接続す
るための電気的経路と、半導体チップの熱を非能動素子
面からボール端子に導き、マザーボードに放熱するため
の熱伝導板と、熱伝導性接着剤と、放熱用パターンと、
放熱端子からなる熱伝導経路を有することを特徴とする
ものである。

【００４２】本発明の半導体装置は、絶縁基板のおもて
面に、半導体チップの能動素子面を絶縁基板に向けて実
装し、この能動素子面の各電極と接続するためのバンプ
端子と、バンプ端子と接続するための基板電極を有し、
絶縁基板の裏面には、マザーボードと接続するためのボ
ール端子を有し、さらに基板電極とボール端子を接続す
るための電気的経路と、半導体チップの非能動素子面と
電源系電極を接続する電気的経路を有することを特徴と
するものである。

【００４３】本発明の半導体装置は、絶縁基板のおもて
面に、半導体チップの能動素子面を絶縁基板に向けて実
装し、この能動素子面の各電極と接続するためのバンプ
端子と、バンプ端子と接続するための基板電極を有し、
絶縁基板の裏面には、マザーボードと接続するためのボ
ール端子を有し、さらに基板電極とボール端子を接続す
るための電気的経路と、半導体チップの非能動素子面と
電源系電極を接続する電気的経路と、半導体チップの熱
を非能動素子面からボール端子に導き、マザーボードに
放熱するための熱伝導部材を有することを特徴とするも
のである。

【００４４】本発明の半導体装置は、絶縁基板のおもて
面に、半導体チップの能動素子面を絶縁基板に向けて実
装し、この能動素子面の各電極と接続するためのバンプ
端子と、バンプ端子と接続するための基板電極を有し、
絶縁基板の裏面には、マザーボードと接続するためのボ
ール端子を有し、さらに基板電極とボール端子を接続す
るための電気的経路と、半導体チップの非能動素子面と
電源系電極を接続する電気的経路と、半導体チップの熱
を非能動素子面からボール端子に導き、マザーボードに
放熱するための導電性熱伝導板と、電源系パターンから
なる熱伝導経路を有することを特徴とするものである。

【００４５】本発明の半導体装置は、絶縁基板のおもて
面に、半導体チップの能動素子面を絶縁基板に向けて実
装し、この能動素子面の各電極と接続するためのバンプ
端子と、バンプ端子と接続するための基板電極を有し、
絶縁基板の裏面には、マザーボードと接続するためのボ
ール端子を有し、さらに基板電極とボール端子を接続す
るための電気的経路と、半導体チップの非能動素子面と
電源系電極を接続する電気的経路と、半導体チップの熱
を非能動素子面からボール端子に導き、マザーボードに
放熱するための導電性熱伝導板と、電源系パターンと、
導電性接着剤からなる熱伝導経路を有することを特徴と
するものである。

【００４６】本発明の半導体装置は、絶縁基板上にＩＣ
チップの能動素子面を絶縁基板に向けて実装し、ＩＣチ
ップの熱を非能動素子面からボール端子に導き、マザー
ボードに放熱するための熱伝導部材を有している。

【００４７】この構造によって、能動素子の動作により
ＩＣチップが加熱されても、ＩＣチップの熱をマザーボ
ードに導き、効果的に放熱することが可能になる。

【００４８】さらに、本発明の半導体装置は、絶縁基板
上にＩＣチップの能動素子面を絶縁基板に向けて実装
し、ＩＣチップの非能動素子面と電源系電極を接続する
ための電気的経路を設けている。

【００４９】この構造によって、ＩＣチップの電源系電
極のうち、電源またはグランドのいずれか一方とＩＣチ
ップ本体とを電気的に接続して、電源系とＩＣチップ本
体の電位を同じにすることでノイズを低減することが可
能になる。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を実施す
るための最良の形態を説明する。はじめに第１の実施形
態におけるＦＣＢＧＡの構造について説明する。図１は
本発明の第１の実施形態におけるＦＣＢＧＡ１１の構造
を示す断面図であり、図２は本発明の第１の実施形態に
おけるＦＣＢＧＡ１１のおもて面の構造を示す平面図で
ある。なお従来技術を示す図５と図６と図７と、本発明
の実施形態を示す図１と図２とは同一部材は同一符号で
示す。以下図１と図２を交互に参照して、本発明の第１
の実施形態におけるＦＣＢＧＡの構造を説明する。

【００５１】なお以下に説明する本発明の第１の実施形
態は、ＩＣチップ７の熱を非能動素子面７ｂからボール
端子１０に導き、マザーボードに放熱するための熱伝導
部材を有するＦＣＢＧＡ１１に関する。

【００５２】図２に示すように、絶縁基板１はほぼ四角
形の形状を有し、板厚が０．２ｍｍ程度の絶縁材料から
なる。絶縁基板１の材料としては、エポキシ樹脂やポリ
イミド樹脂やセラミクスなどの絶縁材料があげられる
が、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂であ
る。

【００５３】さらに、絶縁基板１のおもて面に、ＩＣチ
ップ７の各電極とバンプ端子８を介して電気的に接続す
るための基板電極３を設ける。この基板電極３は厚さが
１８μｍ程度の銅うす膜からなる。

【００５４】そのうえ、絶縁基板１のおもて面に、ＩＣ
チップ７の熱をマザーボードに導くための放熱用パター
ン１３を設ける。

【００５５】図２に示すように、この放熱用パターン１
３は、絶縁基板１の外周領域にほぼ四角形に設ける。こ
の放熱用パターン１３は、厚さ１８μｍ程度の銅うす膜
からなる。

【００５６】さらに放熱用パターン１３は、ＩＣチップ
７からの熱をマザーボードに導くためのサーマルビア２
ａを有する。このサーマルビア２ａの壁面には絶縁基板
１のおもて面の熱を裏面に導くために、厚さ１８μｍ程
度の銅うす膜層を設ける。

【００５７】また、絶縁基板１の裏面に、ボール端子１
０と接続するためのパッド電極４を設ける。このパッド
電極４は、厚さ１８μｍ程度の銅うす膜からなる。

【００５８】そのうえ、絶縁基板１の裏面に、ＩＣチッ
プ７の熱をマザーボードに導くための放熱用パターン１
３を設ける。

【００５９】絶縁基板１の裏面に設ける放熱用パターン
１３は、絶縁基板１のおもて面に設ける放熱用パターン
１３とほぼ同じ形状で設けることが望ましい。この放熱
用パターン１３は、厚さ１８μｍ程度の銅うす膜からな
る。

【００６０】さらに、絶縁基板１に、おもて面と裏面の
電気的経路を接続するためのスルーホール２を設ける。
このスルーホル２の壁面には、絶縁基板１のおもて面と
裏面の電気的経路を接続するために、厚さ１８μｍ程度
の銅うす膜層を設ける。

【００６１】そのうえ、絶縁基板１のおもて面に、基板
電極３とスルーホール２を接続するための電気的経路を
設ける。この電気的経路は、厚さ１８μｍ程度の銅うす
膜からなる。

【００６２】そのうえ、絶縁基板１の裏面に、パッド電
極４とスルーホール２を接続するための電気的経路を設
ける。この電気的経路は、厚さ１８μｍ程度の銅うす膜
からなる。

【００６３】さらに、図１に示すように、絶縁基板１の
おもて面と裏面とに、電気的経路を保護するための樹脂
組成物からなる絶縁膜５を、この電気的経路を覆うよう
にして設ける。

【００６４】この絶縁膜５の材料としては、エポキシ樹
脂やポリイミド樹脂を主成分とする樹脂組成物があげら
れる。望ましくはエポキシ樹脂を主成分とし、紫外線硬
化機能を有する樹脂組成物で絶縁膜５を構成する。

【００６５】絶縁基板１のおもて面に設ける絶縁膜５
は、絶縁基板１の中央にＩＣチップ７を実装するための
ほぼ四角形の開口部を有しており、基板電極３は絶縁膜
５から露出している。

【００６６】また、図２に示すように、絶縁基板１のお
もて面に設ける絶縁膜５は、ＩＣチップ７の熱をマザー
ボードに導くために、放熱パターン１３の一部を露出す
るように開口部を有している。

【００６７】また、絶縁基板１の裏面に設ける絶縁膜５
は、パッド電極４の上にボール端子１０を接続するため
の円形の開口部を有する。

【００６８】また、絶縁基板１の裏面に設ける絶縁膜５
は、放熱パターン１３の上に放熱端子１０ａを設けるた
めの円形の開口部を有する。

【００６９】以上説明したように、図１に示す配線基板
６は、おもて面に基板電極３と絶縁膜５を有している。
さらに配線基板６は、裏面にパッド電極４と絶縁膜５を
有している。そのうえ配線基板６は、おもて面の基板電
極３と裏面のパッド電極４とをスルーホール２を介して
電気的に接続する。

【００７０】また、図１に示す配線基板６は、おもて面
から裏面に至る熱伝導部材として、放熱用パターン１３
とサーマルビア２ａを有している。

【００７１】また、図１に示すように、ＩＣチップ７
は、能動素子面７ａを配線基板６に向けて実装してあ
る。ＩＣチップ７は能動素子面７ａに、ＩＣチップ７の
機能を行うための図示しない能動素子を有している。さ
らに、ＩＣチップ７は能動素子面７ａに、能動素子の動
作を行うための図示しない電気的配線を有している。さ
らに、ＩＣチップ７は能動素子面７ａに、基板電極３と
電気的に接続するための図示しない電源系電極と信号系
電極を有している。

【００７２】能動素子面７ａの各電極は、バンプ端子８
を介して基板電極３に電気的に接続している。バンプ端
子８の材料としては、錫と鉛の重量比が６対４のハンダ
合金があげられる。

【００７３】さらに、図１に示すように、ＩＣチップ７
の能動素子面７ａには、能動素子を保護する目的とＩＣ
チップ７を配線基板６に固着する目的で、絶縁性の封止
樹脂９により樹脂封止してある。

【００７４】封止樹脂９の材料としては、エポキシ樹脂
や、ポリイミド樹脂や、シリコン樹脂などを主成分とす
る樹脂組成物があげられる。このなかで望ましい材料は
エポキシ樹脂を主成分とする樹脂組成物である。

【００７５】さらに、図２に示すように、ＩＣチップ７
の熱を放熱パターン１３に導くために、熱伝導板１２を
設ける。この熱伝導板１２は、ＩＣチップ７の非能動素
子面７ｂと、絶縁膜５から露出している放熱パターン１
３に、熱伝導性接着剤９ａを用いて接着してある。

【００７６】熱伝導板１２の材料として望ましいのは、
熱伝導性の良好な厚さ０．１ｍｍ程度の銅版である。

【００７７】熱伝導性接着剤９ａの材料は、熱伝導性の
良好な微粉末を含有した接着剤樹脂組成物である。

【００７８】前述の熱伝導性の良好な微粉末としては、
ガラスや金属の微粉末があげられるが、望ましくは銀微
粉末である。また熱伝導性接着剤９ａの樹脂成分として
はエポキシ樹脂や、ポリイミド樹脂や、シリコン樹脂が
望ましい。さらに望ましくは熱硬化性のエポキシ樹脂で
ある。

【００７９】そのうえ、配線基板６の裏面に設けるパッ
ド電極４の上に、図示しないマザーボードと電気的接続
を行うためのボール端子１０を設ける。このボール端子
１０の材料としては、錫と鉛の重量比が６対４のハンダ
合金があげられる。

【００８０】そのうえ、配線基板６裏面の放熱用パター
ン１３上に設けている、円形の絶縁膜５の開口部に、図
示しないマザーボードに放熱するための放熱端子１０ａ
を設ける。この放熱端子１０ａの材料としては、錫と鉛
の重量比が６対４のハンダ合金があげられる。

【００８１】なお、第１の実施形態におけるＦＣＢＧＡ
１１は、配線基板６のおもて面に実装するＩＣチップ７
の各電極と、裏面に設けたボール端子１０とを、バンプ
端子８と配線基板６を介して電気的に接続している。

【００８２】さらに、第１の実施形態におけるＦＣＢＧ
Ａ１１は、配線基板６のおもて面に実装したＩＣチップ
７の熱を、熱伝導性接着剤９ａと熱伝導板１２と配線基
板６と放熱端子１０ａによりマザーボードに導く。

【００８３】以上説明したように、第１の実施形態が従
来例と構造上で異なる点は、ＩＣチップ７の熱を非能動
素子面７ｂからマザーボードに導くための熱伝導部材を
有している点である。

【００８４】したがって、能動素子の動作によってＩＣ
チップ７が加熱されても、熱伝導性接着剤９ａと熱伝導
板１２と放熱用パターン１３とサーマルビア２ａと放熱
端子１０ａからなる熱伝導部材の熱的経路により、ＩＣ
チップ７の熱を非能動素子面７ｂからマザーボードに導
き、効率的に放熱することができる。

【００８５】さらに、本発明の第１の実施形態における
ＦＣＢＧＡ１１は、ＩＣチップ７の熱をヒートシンクを
取り付けることなく、マザーボードに導き、効率的に放
熱することができる。

【００８６】したがって、外形の薄型化というＦＣＢＧ
Ａ１１の特徴を損なうことなく発熱量の多いＩＣチップ
７を実装することができる。

【００８７】つぎに本発明の第２の実施形態におけるＦ
ＣＢＧＡの構造を、図３と図４を用いて説明する。図３
は本発明の第２の実施形態におけるＦＣＢＧＡ１１の構
造を示す断面図であり、図４は本発明の第１の実施形態
におけるＦＣＢＧＡ１１のおもて面の構造を示す平面図
である。なお従来技術を示す図５と図６と図７と、本発
明の実施形態を示す図３と図４とは同一部材は同一符号
で示す。以下、図３と図４を交互に参照して、本発明の
第２の実施形態におけるＦＣＢＧＡの構造を説明する。

【００８８】なお、本発明の第２の実施形態は、ＩＣチ
ップ７の熱を非能動素子面７ｂからマザーボードに導い
て放熱するための熱伝導部材と、ＩＣチップ７の非能動
素子面７ｂと能動素子面７に設ける電源系電極と接続す
るための電気的経路を有するＦＣＢＧＡ１１に関する。

【００８９】図４に示すように、絶縁基板１はほぼ四角
形の形状を有し、板厚が０．２ｍｍ程度の絶縁材料から
なる。絶縁基板１の材料としては、エポキシ樹脂やポリ
イミド樹脂やセラミクスなどの絶縁材料があげられる
が、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂であ
る。

【００９０】ＩＣチップ７は能動素子面７ａに、ＩＣチ
ップ７の機能を行うための図示しない能動素子を有して
いる。さらに、ＩＣチップ７は能動素子面７ａに、能動
素子の動作を行うための図示しない電気的配線を有して
いる。さらに、ＩＣチップ７は能動素子面７ａに、基板
電極３と電気的に接続するための図示しない電源系電極
と信号系電極を有している。

【００９１】さらに、絶縁基板１のおもて面に、ＩＣチ
ップ７の各電極とバンプ端子８を介して電気的に接続す
るための基板電極３を設ける。この基板電極３は、厚さ
１８μｍ程度の銅うす膜からなる。

【００９２】そのうえ、絶縁基板１のおもて面に、ＩＣ
チップ７の能動素子面７ａの電源系電極のうち電源また
はグランドいずれか一方と、非能動素子面７ｂとを電気
的に接続するための電源系パターン１３ａを設ける。こ
の電源系パターン１３ａは、厚さ１８μｍ程度の銅うす
膜からなる。

【００９３】図４に示すように、この電源系パターン１
３ａは、絶縁基板１の外周部にほぼ四角形に設ける。

【００９４】さらに、絶縁基板１に、おもて面と裏面の
電気的経路を接続するためのスルーホール２を設ける。
このスルーホル２の壁面には、絶縁基板１のおもて面と
裏面の電気的経路を接続するために、厚さ１８μｍ程度
の銅うす膜層を設ける。

【００９５】そのうえ、絶縁基板１のおもて面に、基板
電極３とスルーホール２を接続するための電気的経路を
設ける。この電気的経路は厚さ１８μｍ程度の銅うす膜
からなる。

【００９６】さらに、図４に示すように、ＩＣチップ７
の能動素子面７ａにある電源系電極のうち電源またはグ
ランドのいずれかと接続する基板電極３よりスルーホー
ル２に至る電気的経路は、延長して電源系パターン１３
ａと接続してある。

【００９７】また、絶縁基板１の裏面に、ボール端子１
０と接続するためのパッド電極４を設ける。このパッド
電極４は、厚さ１８μｍ程度の銅うす膜からなる。

【００９８】そのうえ、図示しない絶縁基板１の裏面
に、パッド電極４とスルーホール２を接続するための電
気的経路を設ける。この電気的経路は、厚さ１８μｍ程
度の銅うす膜からなる。

【００９９】さらに、図３に示すように、絶縁基板１の
おもて面と裏面に、電気的経路を保護するための樹脂組
成物からなる絶縁膜５を、電気的経路を覆うように設け
る。

【０１００】この絶縁膜５の材料としては、エポキシ樹
脂やポリイミド樹脂を主成分とする樹脂組成物があげら
れる。望ましくはエポキシ樹脂を主成分とする紫外線硬
化型の樹脂組成物で絶縁膜５を構成する。

【０１０１】絶縁基板１のおもて面に設ける絶縁膜５
は、絶縁基板１の中央にＩＣチップ７を実装するための
ほぼ四角形の開口部を有しており、基板電極３は絶縁膜
５から露出している。

【０１０２】さらに、絶縁基板１のおもて面に設ける絶
縁膜５は、ＩＣチップ７の能動素子面７ａにある電源系
電極のうち、電源またはグランドのいずれか一方と接続
するために、電源系パターン１３ａの一部を露出するよ
うに開口部を有している。

【０１０３】また、絶縁基板１の裏面に設けた絶縁膜５
は、パッド電極４の上にボール端子１０を接続するため
の円形の開口部を有する。

【０１０４】以上説明したように、図３に示す配線基板
６は、おもて面に基板電極３と絶縁膜５を有している。
さらに配線基板６は、裏面にパッド電極４と絶縁膜５を
有している。そのうえ配線基板６は、おもて面の基板電
極３と裏面のパッド電極４をスルーホール２を介して電
気的に接続する。

【０１０５】そのうえ、図３に示す配線基板６は、ＩＣ
チップ７の能動素子面７にある電源系電極のうち、電源
またはグランドのいずれか一方と接続する基板電極３
と、電源系パターン１３ａとを電気的に接続している。

【０１０６】また、図３に示すように、ＩＣチップ７
は、能動素子面７ａを配線基板６に向けて実装してあ
る。さらに能動素子面７ａの各電極は、バンプ端子８を
介して基板電極３に電気的に接続している。

【０１０７】さらに、図３に示すように、ＩＣチップ７
の能動素子面７ａは、能動素子を保護する目的とＩＣチ
ップ７を配線基板６に固着する目的で、絶縁性の封止樹
脂９により樹脂封止してある。

【０１０８】封止樹脂９の材料としては、エポキシ樹脂
や、ポリイミド樹脂や、シリコン樹脂などを主成分とす
る樹脂組成物があげられる。このなかで望ましい材料
は、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂組成物である。

【０１０９】さらに、図３に示すように、ＩＣチップ７
の非能動素子面７ｂと電源系パターン１３ａとを電機的
に接続するために、導電性熱伝導板１２ａを設ける。

【０１１０】この導電性熱伝導板１２ａは、ＩＣチップ
７の非能動素子面７ｂと、絶縁膜５から露出している電
源系パターン１３ａとに、導電性接着剤９ｂを用いて接
着してある。

【０１１１】導電性熱伝導板１２の材料として望ましい
のは、良好な導電性と熱伝導性を兼ね備えた材料であ
る。このような材料として厚さ０．１ｍｍ程度の銅版が
あげられる。

【０１１２】また、導電性接着剤９ｂの材料は、良好な
導電性と熱伝導性を兼ね備えた微粉末を含有する接着剤
樹脂組成物である。

【０１１３】前述の導電性と熱伝導性の良好な微粉末と
しては、金や銀や銅などの金属微粉末があげられる。こ
のなかで望ましいのは、銀微粉末である。また導電性接
着剤９ｂの樹脂成分として望ましくは、エポキシ樹脂
や、ポリイミド樹脂や、シリコン樹脂があげられる。さ
らに望ましくは熱硬化性のエポキシ樹脂である。

【０１１４】そのうえ、配線基板６裏面のパッド電極４
の上に、図示しないマザーボードと電気的接続を行うた
めのボール端子１０を設ける。このボール端子１０の材
料としては、錫と鉛の重量比が６対４のハンダ合金があ
げられる。

【０１１５】なお、第２の実施形態におけるＦＣＢＧＡ
１１は、配線基板６のおもて面に実装したＩＣチップ７
の各電極と、裏面に設けたボール端子１０とを、バンプ
端子８と配線基板６を介して電気的に接続している。

【０１１６】さらに、第２の実施形態におけるＦＣＢＧ
Ａ１１は、ＩＣチップ７の電源系電極のうち、電源また
はグランドのいずれかと、ＩＣチップ７の非能動素子面
７ｂとを、バンプ端子８と配線基板６と導電性接着剤９
ｂと導電性熱伝導板１２ａを介して電機的に接続してい
る。

【０１１７】そのうえ、第２の実施形態におけるＦＣＢ
ＧＡ１１は、ＩＣチップ７の熱を導電性接着剤９ｂと導
電性熱伝導板１２ａと配線基板６に設けた電機的経路と
ボール端子１０によりマザーボードに導く。

【０１１８】以上説明したように、第２の実施形態が従
来例と構造上で異なる点は、ＩＣチップ７の熱を非能動
素子面７ｂからマザーボードに導くための熱伝導部材を
有している点である。

【０１１９】したがって、能動素子の動作によりＩＣチ
ップ７が加熱されても、導電性接着剤９ｂと導電性熱伝
導板１２ａと電源系パターン１３ａと配線基板６に設け
る電気的経路とボール端子１０からなる熱伝導部材の熱
的経路により、ＩＣチップ７の熱を非能動素子面７ｂか
らマザーボードに導き、効率的に放熱できる。

【０１２０】さらに、本発明の第２の実施形態における
ＦＣＢＧＡ１１は、ＩＣチップの熱をヒートシンクを取
り付けることなく、マザーボードに導き、効率的に放熱
することができる。

【０１２１】したがって、外形の薄型化というＦＣＢＧ
Ａの特徴を損なうことなく、発熱量の多いＩＣチップ７
を実装することができる。

【０１２２】また第２の実施形態が従来例や第１の実施
形態と構造上で異なる点は、ＩＣチップ７の能動素子面
７ａにある電源系電極のうち、電源またはグランドのい
ずれか一方を非能動素子面７ｂと接続するための電気的
経路を有している点である。

【０１２３】したがって、ＩＣチップ７の電源系電極の
うち、電源またはグランドのいずれか一方とＩＣチップ
７本体とを電気的に接続して、電源系とＩＣチップ７本
体の電位を同じにすることでノイズを低減できる。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
は、絶縁基板上にＩＣチップの能動素子面を絶縁基板に
向けて実装し、ＩＣチップの熱を非能動素子面からマザ
ーボードへ導くための熱伝導部材を有している。

【０１２５】したがって能動素子の動作によりＩＣチッ
プが加熱されても、その熱を非能動素子面からマザーボ
ードに導き、本発明の半導体装置は効率的に放熱するこ
とができる。

【０１２６】さらに本発明の半導体装置は、ヒートシン
クを使用すること無く、ＩＣチップの熱を放熱できるた
め、ＦＣＢＧＡの特徴である外形の薄型化を損なわずに
発熱量の多いＩＣチップも使用できる。

【０１２７】そのうえ本発明の半導体装置は、絶縁基板
上にＩＣチップの能動素子面を絶縁基板に向けて実装
し、ＩＣチップの能動素子面にある電源系電極のうち電
源またはグランドのいずれか一方と、非能動素子面を接
続するための電気的経路を有している。

【０１２８】したがって、ＩＣチップの電源またはグラ
ンドのいずれか一方とＩＣチップ本体とを電気的に接続
して、電源系とＩＣチップ本体の電位を同じにすること
でノイズを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における半導体装置を
示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における半導体装置の
おもて面を示す平面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態における半導体装置を
示す断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態における半導体装置の
おもて面の銅パターンを示す平面図である。

【図５】従来技術における半導体装置の断面図である。

【図６】従来技術における半導体装置のおもて面の銅パ
ターンを示す平面図である。

【図７】従来技術における半導体装置の裏面の銅パター
ンを示す平面図である。

【符号の説明】１絶縁基板４パッド電極６配線基板７半導体チップ（ＩＣチップ）８バンプ端子９封止樹脂１０ボール端子１１ＦＣＢＧＡ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板のおもて面に半導体チップの能
動素子面を絶縁基板に向けて実装し、この能動素子面の
各電極と接続するためのバンプ端子と、バンプ端子と接
続するための基板電極を有し、絶縁基板の裏面にはマザ
ーボードと接続するためのボール端子を有し、さらに基
板電極とボール端子を接続するための電気的経路と、半
導体チップの熱を非能動素子面からボール端子に導きマ
ザーボードに放熱するための熱伝導部材を有することを
特徴とする半導体装置。
【請求項２】絶縁基板のおもて面に半導体チップの能
動素子面を絶縁基板に向けて実装し、この能動素子面の
各電極と接続するためのバンプ端子と、バンプ端子と接
続するための基板電極を有し、絶縁基板の裏面にはマザ
ーボードと接続するためのボール端子を有し、さらに基
板電極とボール端子を接続するための電気的経路と、半
導体チップの熱を非能動素子面からボール端子に導きマ
ザーボードに放熱するための熱伝導板と放熱用パターン
と放熱端子からなる熱伝導経路を有することを特徴とす
る半導体装置。
【請求項３】絶縁基板のおもて面に半導体チップの能
動素子面を絶縁基板に向けて実装し、この能動素子面の
各電極と接続するためのバンプ端子と、バンプ端子と接
続するための基板電極を有し、絶縁基板の裏面にはマザ
ーボードと接続するためのボール端子を有し、さらに基
板電極とボール端子を接続するための電気的経路と、半
導体チップの熱を非能動素子面からボール端子に導きマ
ザーボードに放熱するための熱伝導板と熱伝導性接着剤
と放熱用パターンと放熱端子からなる熱伝導部材を有す
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】絶縁基板のおもて面に半導体チップの能
動素子面を絶縁基板に向けて実装し、この能動素子面の
各電極と接続するためのバンプ端子と、バンプ端子と接
続するための基板電極を有し、絶縁基板の裏面にはマザ
ーボードと接続するためのボール端子を有し、さらに基
板電極とボール端子を接続するための電気的経路と、半
導体チップの非能動素子面と電源系電極を接続する電気
的経路を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】絶縁基板のおもて面に半導体チップの能
動素子面を絶縁基板に向けて実装し、この能動素子面の
各電極と接続するためのバンプ端子と、バンプ端子と接
続するための基板電極を有し、絶縁基板の裏面には、マ
ザーボードと接続するためのボール端子を有し、さらに
基板電極とボール端子を接続するための電気的経路と、
半導体チップの非能動素子面と電源系電極を接続する電
気的経路と、半導体チップの熱を非能動素子面からボー
ル端子に導きマザーボードに放熱するための熱伝導部材
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】絶縁基板のおもて面に半導体チップの能
動素子面を絶縁基板に向けて実装し、この能動素子面の
各電極と接続するためのバンプ端子と、バンプ端子と接
続するための基板電極を有し、絶縁基板の裏面にはマザ
ーボードと接続するためのボール端子を有し、さらに基
板電極とボール端子を接続するための電気的経路と、半
導体チップの非能動素子面と電源系電極を接続する電気
的経路と、半導体チップの熱を非能動素子面からボール
端子に導きマザーボードに放熱するための導電性熱伝導
板と電源系パターンからなる熱伝導部材を有することを
特徴とする半導体装置。
【請求項７】絶縁基板のおもて面に半導体チップの能
動素子面を絶縁基板に向けて実装し、この能動素子面の
各電極と接続するためのバンプ端子と、バンプ端子と接
続するための基板電極を有し、絶縁基板の裏面にはマザ
ーボードと接続するためのボール端子を有し、さらに基
板電極とボール端子を接続するための電気的経路と、半
導体チップの非能動素子面と電源系電極を接続する電気
的経路と、半導体チップの熱を非能動素子面からボール
端子に導きマザーボードに放熱するための導電性熱伝導
板と電源系パターンと導電性接着剤からなる熱伝導部材
を有することを特徴とする半導体装置。