JPH11501157A - 熱的・電気的性能が改善されたボールグリッドパッケージ - Google Patents

熱的・電気的性能が改善されたボールグリッドパッケージ

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JPH11501157A
JPH11501157A JP8526277A JP52627796A JPH11501157A JP H11501157 A JPH11501157 A JP H11501157A JP 8526277 A JP8526277 A JP 8526277A JP 52627796 A JP52627796 A JP 52627796A JP H11501157 A JPH11501157 A JP H11501157A
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JP
Japan
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package
circuit board
integrated circuit
conductive
heat slug
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JP8526277A
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English (en)
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バナージー,クーシク
マリック,デベンドラ
セス,アショク
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Original Assignee
Intel Corp
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Abstract

(57)【要約】 ボンディングシェルフの上に設けられ、シェルフのエッジに沿って走る導電ストリップ(52)によって内部電源/アース導電プレーン(20、24、28)に接続された内部ボンディングパッド(46)を有する集積回路パッケージ(10)。エッジストリップによって、ボンディングパッドを接続するのに従来のバイアの必要がなくなり、その結果パッケージのコスト及びサイズが縮小されると共に、パッケージの電気的性能が改善される(誘導性が小さくなり、抵抗性経路が減少する。ボンディングパッドは、パッケージの上面に固着されたヒートスラグ(54)に取り付けた集積回路(12)に接続される。ヒートスラグは、集積回路の接地経路及びサーマルシンクの両方の機能を果たすことができる。パッケージは、集積回路に供給される信号の電気ノイズを低減するためにパッケージの内部のルーティングに結合されたコンデンサ(62)を具備することもできる。さらに、パッケージは異なるいくつかの電圧レベルに専用の複数の電源プレーンを持つことも可能である。ボンディングパッドと導電プレーンは、パッケージの底面に配置されたランディングパッドに結合される。ボンディングパッドには、外部プリント回路基板(72)にはんだ付けすることができるはんだボール(68)が固着される。

Description

【発明の詳細な説明】 熱的・電気的性能が改善されたボールグリッドパッケージ 1.発明の分野 本発明は、集積回路パッケージに関するものである。 2.関連技術の説明 集積回路(IC)は、通常プリント回路基板にはんだ付けされたパッケージに 収納される。ICパッケージは、複数のはんだボールによってプリント回路基板 にはんだ付けすることができる。このようなパッケージは、一般にボールグリッ ドアレイ(BGA)と呼ばれる。BGAパッケージは、マイクロプロセッサのよ うな大きい集積回路デバイスを収納するために用いることができる。マイクロプ ロセッサは、比較的大量の熱を発生し、通常相当多数の入出力(I/O)ピンを 必要とする。熱はジャンクション温度を上昇させ、これが集積回路の性能に影響 を与えることがある。そのために、熱的性能の優れたパッケージ構造を用いてI Cから熱を取り除くことが望ましい。マイクロプロセッサは、非常に大きい入出 力数が要求されるため、通常、パッケージ及びプリント回路基板アセンブリのル ーティングスペース及び全寸法が大きくなる。従って、コンパクトで熱的性能に 優れた BGA パッケージの開発が要望されている。 マイクロプロセッサは、比較的高速で動作し、そのために集積回路とプリント 回路基板の間を移動する信号にノイズが導入され得る。また、マイクロプロセッ サは、複数の電圧レベルを必要とすることがある。従って、電気ノイズを低減し 、複数の電圧レベルに集積回路に供給することが可能なコンパクトで熱的性能に 優れたBGAパッケージを利用できるようにすることが要望されている。 発明の要旨 本発明は、ボンディングシェルフ上に配置されており、シェルフのエッジに沿 って走る導電ストリップによって内部電源/アース導電プレーンに接続された内 部ボンディングパッドを有する集積回路パッケージにある。エッジストリップに よって、ボンディングパッドを導電プレーンに接続していた従来のバイアが必要 でなくなり、従って、パッケージのコスト及びサイズが縮小される。また、エッ ジストリップによって、パッケージの電気的性能も改善される。ボンディングパ ッドは、パッケージの上面に固着されたヒートスラグに取り付けられた集積回路 に接続されている。ヒートスラグは、集積回路のための接地経路及びサーマルシ ンクの両方の機能を果たすことができる。パッケージは、集積回路に供給される 信号の電気ノイズを減少させるために、パッケージの内部ルーティングに接続さ れたコンデンサを有することもある。さらに、パッケージは、異なる各電圧レベ ル専用の複数の電源プレーンを有することもある。ボンディングパッドと導電プ レーンは、パッケージの底面上に配置されたランディングパッドに接続されてい る。これらのランディングパッドには、外部のプリント回路基板にはんだ付けす ることができるはんだボールが固着されている。 図面の簡単な説明 本発明の目的及び長所については、当業者ならば以下の実施形態の詳細な説明 及び添付図面からより容易に理解することができよう。 図1は本発明の集積回路パッケージアセンブリの断面図である。 図2は上記集積回路パッケージの上面図である。 図3は上記集積回路パッケージの底面図である。 図4は上記パッケージの複数のボンディングパッドを示す拡大断面図である。 図5は上記パッケージのボールランディングの底面図である。 図6はボールランディングのもう一つの実施形態の底面図である。 図7は ボールランディングのもう一つの実施形態の底面図である。 発明の詳細な説明 参照番号によって図面を詳細に参照すると、図1〜3は、本発明の集積回路パ ッケージアセンブリ10を示したものである。アセンブリ10は、パッケージ1 4内に配置された集積回路12を有する。集積回路12は、マイクロプロセッサ のような電子デバイスであってもよい。ここでは、集積回路12が1つの場合に ついて図示し、説明するが、本発明のパッケージ14には、複数の集積回路、あ るいは他のICでない電子デバイスを収納することもできるということは理解で きよう。 パッケージ10中には、多層プリント回路基板16がある。回路基板16は、 絶縁層32〜44によって分離された多数の導電層18〜28を有する。導電層 20、24及び28は、パッケージ10の内部キャビティ48中に配置された内 部ボンディングパッド46を有する。この実施形態では、多層プリント回路基板 は、硬質誘電体サブストレート(32、36、40及び44)の片面または両面 に導電ワイヤや導電面を有する4種類の異なる従来のプリント回路基板で形成さ れている。サブストレートはガラス入りエポキシあるいはその他の従来のプリン ト回路基板材料で形成することができる。プリント回路基板は、通常ポリイミド のような接着剤(34、38、及び42)で互いに一体に接着される。従来のプ リント回路基板技術でパッケージ10を形成すれば、多層パッケージ10の開発 及び製造コストが少なくて済む。 多層プリント回路基板16の導電層は、電源及びディジタル信号を両方共伝送 するように形成され、ディジタル信号は通常個々のリード線によって伝送され、 電源は導電プレーンによって供給される。この実施形態においては、導電層18 及び26はアース(VSS)専用であり、導電層20及び22は電源(VCC) を供給し、層24及び28はディジタル信号伝送用である。各電源層は異なるレ ベルの電源を供給することができる。例えば、導電層20は5V電源に接続する ことができ、導電層22は3.3V電源に接続することができる。集積回路12 は、その電源の必要に応じて電源層20及び22の片方または両方にワイヤボン ディングすることができる。 図4に示すように、ボンディングパッド46は、パッケージ10の段状シェル フ上に設けられている。ボンディングパッド46のいくつかは付加ストリップ5 2を備えている。このストリップは誘電体の端部を取り巻いて下層の隣接導電層 22あるいは26に接続されている。このように誘電体の端部を取り巻く付加ス トリップ52を設けた形状構成によって、バイアを全く使うことなくボンディン グパッド46と導電プレーン22または26の間の相互接続配線が可能となる。 プリント回路基板16には、ヒートスラグ54が固着されている。ヒートスラ グ54は、好ましくは熱伝導性及び導電性が共に優れた銅のような材料で形成す る。ヒートスラグ54は、導電性・熱伝導性接着剤30によって導電層18に取 り付けることができる。ヒートスラグ54には集積回路12が取り付けられてい る。集積回路12の底面上に設けられたアースパッドは、ヒートスラグ54に電 気的に接続することができる。ヒートスラグ54は、パッケージにアースプレー ン手段を与えると共に、集積回路12を回路基板16に電気的に接続する。従っ て、ヒートスラグ54はアースプレーンとサーマルシンクという二重の機能を果 たすことができる。 また、集積回路12は、外面パッド(図示省略)を有し、これらの外面パッド はワイヤ56によって対応する内部ボンディングパッド46に接続されている。 ワイヤ56は、従来のワイヤボンディング技術によって集積回路12及びボンデ ィングパッド46に固着することができる。集積回路12をプリント回路基板1 6に接着したならば、内部キャビティ48内の集積回路12を取り囲むように封 止剤58を充填する。パッケージの外面にソルダマスク60を塗布して、回路基 板16の外層を絶縁する。 回路基板16には、コンデンサのような受動素子62を取り付けることもでき る。アースプレーン(18)に固着されたコンデンサ62は、めっきされたスル ーホールバイア64を通して電源プレーンと接続されている。 図3に示すように、回路基板16の最下層44は、複数のランディングパッド 70に固着された複数のはんだボール68を有する。ランディングパッド70は パッケージ14のバイア及びルーティングによって集積回路12に接続されてい る。図1に示すように、はんだボール68はプリント回路基板72に固着されて いる。 図5〜7は、他の態様のランディングパッド70、70′及び70″の形状構 成を示したものである。短絡及び環境汚染を防ぐために、ソルダレジスト60は 通常パッケージ14の下面全体に塗布される。ランド74、74′及び74″の 上方には、はんだボール68を固着できるようにして開口部72、72′及び7 2″がそれぞれ形成されている。開口部72は、図5に示すようにランド74よ り大きくすることもできるし、図7に示すようにランド74″より小さくするこ ともできる。ランドは、はんだボール68をパッケージの内部ルーティングに接 続するバイア76に接続されている。 パッケージ10を組み立てるには、個々のプリント回路基板を接着剤で互いに 一体に接着して多層プリント回路基板16を形成する。個々のプリント回路基板 は、従来のラミネーション技術を用いて一体に接着することもできる。これらの 基板を一体に接着する前に、導電プレーンと及びトレースを所望のパターンにエ ッチングして、導電層18〜28を形成する。プリント回路基板16の上面にヒ ートスラグを取り付け、ソルダレジスト60を回路基板の外面に塗布する。 多層基板16とヒートスラグ54を組み付けたならば、はんだボール68をラ ンディングパッド70に固着することができる。パッケージは、後で集積回路1 2と合わせて使用できるようにして、通常独立のユニットとして出荷される。集 積回路12は、ヒートスラグ54に取り付けられ、プリント回路基板16にワイ ヤボンディングされる。この段階で、パッケージの試験を行ってもよく、その後 集積回路12の周囲に封止剤56を充填する。 以上、本発明を添付図面に示す特定の実施形態について詳細に説明したが、こ れらの実施形態はもっぱら例示説明のためのもので、広義に解釈される本発明に 対して限定的な意味を有するものではなく、また本発明は上に説明し、図示した ような特定の構造及び構成に限定されるものではなく、当業者ならはその他様々 の修正態様を想到することが可能なことは明白であろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 23/12 N (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U G),UA(AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM ),AL,AM,AT,AT,AU,AZ,BB,BG ,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,CZ,DE, DE,DK,DK,EE,EE,ES,FI,FI,G B,GE,HU,IS,JP,KE,KG,KP,KR ,KZ,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD, MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,P T,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SK ,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN (72)発明者 マリック,デベンドラ アメリカ合衆国・85224・アリゾナ州・チ ャンドラー・ウエスト スタンフォード ドライブ・603 (72)発明者 セス,アショク アメリカ合衆国・85226・アリゾナ州・チ ャンドラー・ウエスト パーク アヴェニ ュ・5620 【要約の続き】 たランディングパッドに結合される。ボンディングパッ ドには、外部プリント回路基板(72)にはんだ付けす ることができるはんだボール(68)が固着される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 集積回路用のボールグリッドアレイパッケージにおいて: ランディングパッドと導電プレーンとを有すると共にシェルフ及びボンディン グパッドを有し、前記導電プレーンが前記シェルフのエッジを通って導電ストリ ップによって前記ボンディングパッドと接続された回路基板と; 上記回路基板に固着されたヒートスラグと; 上記回路基板の上記ランディングパッドに固着されたはんだボールと; を具備したボールグリッドアレイパッケージ。 2. 上記ヒートスラグが第2の導電プレーンに電気的に接続されている請求項 1記載のパッケージ。 3. 上記回路基板に固着された受動素子をさらに具備した請求項1記載のパッ ケージ。 4. 上記受動素子が上記回路基板の外部導電プレーンに取り付けられたコンデ ンサである請求項3記載のパッケージ。 5. 上記ランディングパッドがバイアによって上記導電プレーンに接続されて いる請求項1記載のパッケージ。 6. ランディングパッドと導電プレーンとを有すると共にシェルフ及びボンデ ィングパッドを有し、前記導電プレーンが前記シェルフのエッジを通って導電ス トリップによって前記ボンディングパッドと接続された回路基板と; 上記回路基板に固着されたヒートスラグと; 上記ヒートスラグに取り付けられた集積回路と; 上記回路基板の上記ランディングパッドに固着されたはんだボールと; を具備したボールグリッドアレイパッケージアセンブリ。 7. 上記集積回路が上記ヒートスラグに電気的に接続されている請求項6記載 のパッケージアセンブリ。 8. 上記ヒートスラグが第2の導電プレーンに電気的に接続されている請求項 6記載のパッケージアセンブリ。 9. 上記回路基板に固着された受動素子をさらに具備した請求項6記載のパッ ケージアセンブリ。 10. 上記受動素子が上記回路基板の外部導電プレーンに取り付けられたコン デンサよりなる請求項6記載のパッケージアセンブリ。 11. 上記ランディングパッドがバイアによって上記導電プレーンに接続され ている請求項6記載のパッケージアセンブリ。 12. ランディングパッドと導電プレーンとを有すると共にシェルフ及びボン ディングパッドを有し、前記導電プレーンが前記シェルフのエッジを通って導電 ストリップによって前記ボンディングパッドと接続された回路基板と; 上記回路基板に固着されたヒートスラグと; 上記ヒートスラグに取り付けられた集積回路と; 上記回路基板の上記ランディングパッドに固着されたはんだボールと; 上記はんだボールに固着されたプリント回路基板と; を具備したプリント回路基板アセンブリ。 13. 上記集積回路が上記ヒートスラグに電気的に接続されている請求項12 記載の基板アセンブリ。 14. 上記ヒートスラグが第2の導電プレーンに電気的に接続されている請求 項13記載の基板アセンブリ。 15. 上記回路基板に固着された受動素子をさらに具備する請求項12記載の 基板アセンブリ。 16. 上記受動素子が上記回路基板の外部導電プレーンに取り付けられたコン デンサよりなる請求項15記載の基板アセンブリ。 17. 上記ランディングパッドがバイアによって上記導電プレーンに接続され ている請求項12記載の基板アセンブリ。
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