TW309640B - - Google Patents

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309640 五、發明説明（1 ) 〔發明背景〕 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關係於半導髏裝置與電子裝備或設備，其使 用如此之半導體裝置與更特別關係到一種半導體裝置，其 係操作在一很高速度與實現一很高稹集密度與同時關係到 使用該半導體裝置之電子裝備或設備。 電子裝備已經被相當地進步，並且，於近年來已有長 足之進步，於改善一操作速度或於完成一較高稹集度。當 高速電子裝備是可用時，各類之處理係可以容易地與低價 地被實現。再者，稹集密度的改善使得一卓越的複雜功能 可以被實現。這趨勢是值得注意的，特別是，於一半導體 裝置領域中。以這方式，於電子電路，m子裝備與半導體 裝置之操作速度上之改良，以及，較高稹集度之改良變成 電子工業之進步及發展之原動力。 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 半導體裝置的一較高稹集度增加了予以併入該裝置中 之電路數目，因此增加半導體裝置所需連接至其他裝置之 接腳的數目。以上問題之一個解答是被掲示於美國專利第 5，216，278號，其係有關於此一技術，以採用一 球柵列陣（BGA)封裝體。該半導體裝置係收納在 B GA封裝體之內，藉以形成一B GA類型半導髏裝置。 現將會以參考圖式方式，來說明一先前技藝B G A類 型半導體裝置》 圖式9是一用於一 B GA類型之半導體裝置之B GA 板1之俯視圖。於該圖中，一 BGA板1是一接路板，其 包含有機材料或陶瓷的一印刷電路板》被安裝置在一半導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 309640 A7 __B7_五、發明説明（2 ) 體裝置安裝區域或位置5於B GA板1的中心的是一半導 體單元。結合墊4係被提供在BGA板1之上用以焊接。 這些墊4與在半導髏元件上之電極係藉由結合線等而電氣 連接。分別由焊接墊4輻射狀延伸的是接線3的圖型·其 順序地連接其一端與相關之貫孔2。該圖型電線3於 B G A板1的中心具有高密度。爲了要避免如此，諸貫孔 2係被沿著BGA板1的外圃設置。 圖式1 0顯示BGA板1的一後視圖•於該圖中•貫 孔2係使用以連接B GA板1的前面與後方線。更詳細地 說，在BGA板1的後側延伸至相關之貫孔2之接線6係 被連接至銲接墊7。這些墊7係以一二維位置關係被安排 。更明白地說，於圖式1 〇的例子中，該銲接墊係呈3列 排列，沿著板1之四側邊，而不是呈單一列，而是於一二 維安排具有一宽度》 圓式1 1顯示BGA板1的一主要部份的剖面圖，其 中，一半導體元件8係被安裝在B GA板1上。在半導體 元件8與焊接墊4上之電極是藉由結合線9加以連接。來 自結合墊4之電線經由成圖型之電線3，貫孔2與接線6 到銲接墊7。連接到銲接墊7的是銲接球1 0。雖然未示 出’但B GA類型半導體裝置係被由銲接球1 〇安裝在一 印刷電路板，以電氣連接到其他裝置。 前述B G A類型半導體裝置更特徵於該裝置的類型可 以具有更多之接腳，相較於相同外尺寸之其他封裝體，例 如：雙排裝（D I P)或四排平裝（QFP)。這特色導 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐) ----j---,---^ ^------ΐτ------β (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 309640 Α7 Β7 經濟部中夬標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 致於圖式1 0所示之銲接墊7是安排在2維形式，其係不 存在於其他封裝體中。爲此緣故，即使當半導體裝置的一 較高稹集度增加了併入於其中之電路的數字，以及，其接 腳數目，其中可以了解，一半導體裝置防止其外部尺寸變 大，這成就了電子工業的發展與建設》 〔發明概要〕 然而，當一半導雔裝置在其操作速度被更改良或當其 積集度係被更進一步增強時，它有時候發生該俥統的 B G A.類型半導體裝置不能應付》 使用該半導體裝置之重要因索之一是電源雜訊。當半 導體裝置操作時，它消耗電源。因爲電流消耗變化係取決 於其內部電路的操作，電源供給雜訊係由於電源系統中之 電線阻抗所造成。假設電源雜訊係被AV所指明，一電源 系統的阻抗是由Z所指明，以電流消耗變化是由△ I所表 示；則在這三個因素中之一關係係被一方程式= Z X △ I所表示。 於半導體裝置中，該電源系統的阻抗係基於於半導體 裝置內之電線的一電感值L。因此’假設該半導體裝置具 有一操作頻率f ，則電源系統的阻抗z係滿足一方程式Z =2 π f L β 於具有安裝於其上之半導體裝置之印刷電路板’因爲 該電源系統的阻抗係被一旁路電容器’平面電源供給/接 地線路或其他機構而抑制至—低值：於很多例子中’整個 *·* —^ 4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -'5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4^格（210X 297公麈） 經濟部中央榡率局員工消费合作社印裝 309640 A7 _B7_ 五、發明説明（4 ) 電源系統的阻抗是基於在半導體裝置內之電線的電感值L 0 因此，如由Δν=2ττ f LXA I所表達，該電源雜 訊Δν係由操作頻率f ，在半導體裝置內之電線的電感值 L與電流消耗變化分量△I所產生。 當電源雜訊變成過度時，該半導體裝置係錯誤地操作 。這是因爲一電源電壓偏離開在半導體裝置內之電路的一 正常操作範圔，或電源雜訊係被重叠·在信號線路上，以造 成其他電路之錯誤操作。爲此緣故，假如該電源雜訊是不 被壓制到一規定值或更低，半導髏裝置發生錯誤之操作， 如此使該裝置之使用變差。 當半導體裝置的操作上頻率f增加，這造成一電源雜 訊的增加，其係按照前述方程式Δν=2 π f ΧΔ I ，因 此半導體裝置之錯誤操作，其造成該半導體裝置變成不可 使用。 再者，當半導嫌~裝置的一較高稹集度和併入於其中之 電路數目造成電流消耗之增加，這同時也造成一電流消耗 變化△ I之增加。因此，該電源雜訊按照上述方程式ΔΥ 1 = 2ττ f ΧΔΥ增加，和錯誤操作發生在半導體裝置中， 如此導致半導證裝置之停止使用。 再者，於這例子中，特別是一 CMO S半導雅裝置中 ，半導體裝置的於操作頻率f之改良，造成電流消耗依頻 率比例增加。這同時也造成該電源消耗變化△ I增加，以 依據上述方程式Δν=2 κ f ΧΔ I增加電源雜訊，這造 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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、1T 經濟部中央棣準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 成該半導體裝置錯誤地操作和變成不能使用·- 以上將更詳細地說明參考圖式9至11所示之先前技 藝之例子β 於圚式9至1 1中所示之圖型電線3與接線6之線寬 是0. 1 5mm，而其長度均是5mm。該貫孔2有一 0. 3mm之直徑和一0. 8mm之長度（深度）。再者 ，該結合線9具有0 . 0 4mm之直徑和2mm之長度。 以如此一結構，如以上所述*該B GA板之接線部份 ，亦即，接線包含圓型電線3，接線6，與貫孔2具有一 5. 2. nH之電感值，該結合線部份具有1. 7nH的電 感值，與兩個總電感值是6. 8nH。因爲先前技藝 B GA類型半導體裝置具有5電源接線與5接地線，該總 電感值Lo是2. 72ηΗ(=6· 8nH/5)+( 6. 8 η Η / 5 ))。如此，先前技藝內之BGA類型半 導體內之電源系統之接線具有1 2· 72nH的一電感 值L 〇。 前述先前技藝B G A類型半導體裝置一般操作在 110MHz之電流頻率以具有0. 5A之電流消耗變化 △ I 。於此例子中，該B GA類型半導體裝置之電流雜訊 △ V 是 〇· 94v ( = 2;rxll〇MHzx 2. 72nHx〇. 5A)與其可容許的電源雜訊是IV 或者更低。因此，前述先前技藝B GA類型半導體裝置具 有上述之條件限制，亦即，1 1 〇 Μ Η z之操作頻率限制 及0 . 5 Α之電流消耗變化限制。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） -----?---r---^ ^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7五、發明説明（6 ) 因此，於圖式9至1 1中所示之先前技藝之B GA類 型半導體裝置，當操作頻率或電流消耗更進一步增加時， 該電源雜訊超過其可容許位準，因此造成半導髏裝置之誤 操作和無法使用。 如此，當半導體裝置的操作的速度被更進一步改良或 者當稹集密度被更進一步增加時，該先前技藝之B G A類 型半導體裝置是不能應用。 所以，本發明的一目的係提供一B G A類型半導體裝 置，其能解決於先前技藝中之上述問題，以及，能實現較 高速度操作或較高稹集密度，以及，同時也提供使用該半 導體裝置之電子設備。 以上之目的係藉由提供一 B G A類型半導體裝置加以 完成，該裝置係可以解決於先前技藝中之以上之問題。按 照本發明的一方面，其中提供一BGA類型半導體裝置， 其中，一在該半導體裝置內之用於軍源系統之電_1列_m..係 與篡JtL置羞（例如，倡L酵U、犮里蟑供，以縮短用於電源 之電線的長度，或者用於《源之線數目係..被_增^加，以降低 —....... .................................... 電源系統的電感值，藉以配合半導體裝置的操作速度之改 良與於積集密度上之增加。 更明白地說，一依據本發明之半導體裝置係由一基板 ，一半導體晶片安置在基板的上表面和多數銲接墊提供在 基板的下表面，其中，該基板具有一第一群貫孔，其係連 接到半導體晶片的信號線與形成於從基板的外圃之內部與 一第二群貫孔連接到半導體晶片之電源線或接地線，並且 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 309640 A7 B7 五、發明説明（7 ) ，安置於延伸自一半導髏晶片安裝區域之外園之基底之一 部份。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以這安排，其係可能降低電源供給系統的接線長度， 以較短於信號線的長度，或者，增加電源供給系統的線路 數目，其輪流造成降低電源供給系統的電感值的效果。 較佳地，在基板上表面上係被提供以第一結合墊，以 連接半導體晶片的信號端與信猇線，以及，第二結合墊連 接半導體晶片的電源供給端或接地端與電源接線或返回（ 接地）線，該第二結合墊係被安置於第一結合墊與該半導 體晶片之間。以以上之結合墊安排，該用於電源或接地之 第二群貫孔可以被形成，而不會影響線路圖型，因此高密 度封裝係成爲可能。 於本文中，該^來自基板的外園之內部份'係指爲圓 式1中所示之區域100，以及，由一半導镰晶片安置 區域延伸之基板的部份"係圈式1中所示之區域2 0 0。 圖式1將隨後作更詳細地說明。 較佳地，基板之一側之長度被指爲a以及半導體晶片 之一側之長度被指爲b，來自基板的外圍之內部份是一延 伸自基板外團到（a — b) /8之一區域範園，以及，由 一半導體晶片安裝區域的外園延伸之基板之部份是由半導 體晶片之外圍至（a — b ) /8之一區域範圍。藉由分別 形成第一和第二群貫孔在這些區域範圍之內，電源接線長 度可以被降低到信號線路長度的四分之一，這順序地降低 電感值。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 10 - 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印裝 A7 _B7_ 五、發明説明（8 ) 總結，於依據本發明之半導體裝置中，該甩於電源系 統之線陣列係被安排於B G A型半導體裝置之中心，以使 得電源線之長度短於信號線之長度，或者用於電源系統之 線數目係增加，以降低其電感值。 再者，當本發明之B GA類型半導體裝置係使用至幫 子設備或儀器時，該電子設備或儀器本身可以操作於高速 〔圖式之簡要說明〕 «式1是依據本發明之一實施例之一 B G A類型半導 體裝置之B G A板之俯視圖； 圖式2是依據本發明之一實施例之該B G A類型半導 體裝置之B G A板之後視圖； 圖式3是當一半導體元件是安裝於本發明之實施例中 之BGA板時之主部份之剖面視園； 圖式4是依據本發明之另一實施例之一 B G A類型半 導體裝置之B G A板之俯視圖： 圖式5是依據本發明之另一資施例之該B GA類型半 導體裝置之B GA板之後視圓； Η式6是當一半導體元件是安裝於本發明之另一實施 例中之B GA板時之主部份之剖面視圖； 圖式7是一示意圖，用以說明具有本發明的BGA類 型半導體裝置在其中之電子裝置； 圖式8是一示意圚，用以說明具有BGA半導髖裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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*1T -11 - 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 309640_^_ 五、發明説明（9 ) 安裝在其中之電子裝置； 圖式9是一使用在先前技藝B GA使用類型半導體裝 置中之BGA板之俯視圓； 圖式1 0是使用於先前技藝中之BGA板之後視圖； 及 圖式1 1是當一半導體元件安裝在先前技藝之BGA 板類型之半導體裝置中之B G A板中之主要部份之剖面圖 〔較隹實施例之說明〕 本發明將被說明於參考鼸附之圖式。 圖式1到3是用以說明一依據本發明之第一實施例之 BGA類型半導體裝置之示意圖，其中，圖式1於BGA 類型半導體中之B GA板之俯視圚，圖式2是B GA板的 一後視圖，與圖式3當一半導髋元件裝置至B GA板時， B G A板之一主要部份的一剖面圖》 於圖式1到3中，所示出之BGA類型半導嫌裝置包 含一BGA板1 ，線圚案3，結合墊4，一於BGA板1 中心之半導髗裝置安裝區域或位置5 ，接線6 ，錫球10 ，電源墊11 ，貫孔12 ，銲接墊13 ，接線之圖案14 ，及結合線1 5及1 6。 如在圖式1中所顯示，該BGA板1在其上表面係被 提供以結合墊4與圖型電線3，其具有0 . 1 線 寬|該圖型線3係於其端點連接至相關之貫孔2。道些孔 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----1-------^ ^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 12 - A7 B7 五、發明説明（10 ) 係被用於信號線（此名詞#信號"在本文中係被指爲不是 電源與一接地之所有信號，其包含，譬如，一測試信號） 之連接。提供於半導體裝置安裝區域或位置5的附近的是 電源墊1 1 ，其是用於連接電源或接地線。該電源供給墊 11是連接到貫孔12。 如在圖式2所顯示，在B GA板1的後側，接線6係 被安排連接到貫孔2與以及銲接墊7被安排連接到接線6 ，用以連接信號線。安排在BGA板1之後方的中心是圖 型接線1 4，其具有0. 3mm之線寬，其係被連接到貫 '-、、一----- 孔1 2以及銲接墊1 3，其係被連接到圈型接線1 2用以 連接電源及接地_線•用於電源供給系統之BB型接線1 4具 有一寬廣線宽，以降低其電感值，與貫孔1 2與銲接墊 1 3係被互相連接，使得部份的貫孔與相關之銲接墊以1 :1關係由單一接線或其他貫孔及相關焊接墊以相同方式 藉由多數接線所加以連接。 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如在圖式3所顯示，安裝在B GA板1上之半導體元 件8的電極（信號電極）係藉由結合線1 5連接至圖型線 3 ，以及，更經由圖型線3，貫孔2及接線6連接銲接墊 7。該焊接墊7係被連接到錫球1 〇，用以連接至信號線 。另安排在BGA板1的中心的是半導體元件8的電極（ 電源或接地電極），以及，電源墊11係被結合線16所 連接’與更經由電源墊1 1 ，貫孔1 2及圖型接線1 4連 接至銲接墊1 3。該銲接墊1 3被連接到錫球1 0 ，用以 連接至電源供給與接地電線。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐) -13 - A7 B7 五、發明説明（11 ) 於第一實施例的結構中，電源供給電線的8·組與8組 接地電線係被安排在輻射安排之信號電線之內側，因此， 如此信號電線的數目可以被避免降低，與者，需要用以電 源或接地線之輻射狀安排之必要可以被避免，結果，信號 線的數目被增加》 於這第一資施例中，該電源供給與接地線係被由半導 體元件8連接到電源供給墊1 1 ，該電源墊1 1係安排接 笔元件J，藉由結合線16，與，更由貫孔12及 具有線寬0. 3mm及長度約2mm之圈案接線14由電 源墊1. 1連接至用於電源及接地之焊接墊1 3。因爲*這 些接線路徑是短的，他們具有一小的電感值•在本實施例 -> ,~~—— -- — 中，這接線路徑的電感值是1. 5nH。具有 0. 04mm直徑及1. 7mm長度之結合線16具有 1. 4nH的一電感值。因此，延伸自半導體元件8到銲 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 -·-· -- I nn In ^^^1 lii — ·氏 ill II - I -,-14 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 接劑墊13之路徑之電感值總和是2. 9nH。該用於電 源之結合線·貫孔與電線是被供給8組，以及，用於接地 線之結合線，貫孔與電線亦是爲8組。因此，整個電感值 Lo理論上是〇. 73nH(=(2. 9nH/8)+( 2. 9 η Η κ 8 ))，但其實際變成0. 6〇nH，基於 多數線之使用的效果。 第一實施例具有如上所述之佈置，是能夠操作在 500MHz之操作頻率及具有0. 5A之電流消耗變化 ΔΙ。亦即，該電源供給雜訊Δν變成〇. 94V( 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 X 297公旒） 14 - 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7__五、發明説明（12 ) = 2ττχ500ΜΗζχ〇. 6 Ο η Η X 0 . 5, Α)，其 係少於可容許的電源雜訊1伏特。 該第一實施例是能夠操作在110MHz以2. 3A 之電流消耗變化。亦即，該電源雜訊Δν變成0. 95伏 ( = 2τγχ1 ΙΟΜΗζχΟ. 6 0 η Η x 2 . 3 A )， 其係少於可容許的電源雜訊1伏特。 雖然該可容許電源雜訊係被設定到1伏特或者更低， 該操作頻率是110MHz與500MHz <以及，電流 消耗變化分別是0. 5安培及2. 3安培。在目前實施例 中，本發明係不被限制到該特定的例子。 亦即，因爲本發明可以使其m感值較小於先前技藝 B G A類型半導體裝置之電感值，即使當高速操作在多種 設定值時，本發明可以確保其正常操作。 換句話說，當本案操作於高_連_時，對於相關之狀態之 可容許範園係可以較鬆，因此，包含B GA類型半導體裝 置之設計可以較易完成。 電源供給值之百分之二+至三十通常被設定爲可容許 電源供給雜訊，以及，於很多情況下，1安培或更低的電 流是被設定爲電流消耗變化（其係通常等於一 L S I之電 流消耗值）。即使當根據第一實施例之裝置係被設定在如 此狀況之下，其可以正常地操作在較先前技藝之爲高之速 度。 第二實施例係具有相同之情形，第二資施例係如下。 圖式4到6是示意圖，用以說明一依據本發明之第二 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --Γ ·

A -丁 --δ 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 15 - A7 3〇964〇 "― —— _ 五、發明説明（13) 實施例之B GA類型半導體裝置•其中，圖式4·是一使用 GA類型半導體裝置中之B GA板之俯視圖，圓式5 是B GA板的一後視園，與圖式6是B GA板之一主要部 份之剖面圖，其係當一半導體元件是安裝至該B G A板時 °於圖式4至6中，具有實際等同於圖式1至3第一實施 例中功能之構作元件係以相同之參考數加以表示，爲了消 除其重覆性，其說明係加以省略。 於圖式4至6所示之B GA類型半導體裝置包含半導 體元件電極17，貫孔18，銲接墊19，平面接線圖型 或片匯型20,與一內部圖型21。 如在圖式4中所顯示，該BGA板1於其上側係被提 供以結合墊4與圖型線3，其具有0.15mm的一線宽 ，以及是連接到貫孔2，用以連接至信號線。 半導體元件8被裝置在被提供於B G A板1之中心之 半導體元件電極1 7，該半導髏元件電極1 7係順序地連 接到形成在半導體元件8後側之接地電'極。半導體元件電 …- 極1 7係連接至貫孔.1 ，用以連接至接線。 ......... -· --------—一-.··-· 提供於半導體元件電極1 7附近的是電源供給墊11 ，其係被連接到貫孔1 2，用以連接1運.並..給l崴。 如在圖式5中所顯示，安排在BGA板1的後側的是 是接線6，其係連接到貫孔2 ·以及，銲接墊7係被連接 到接線6 ’用以連接信號線。 提供於B G A板1的後側之中心的是平面圓型接線或 片圖型2 0，其係被連接到相關的貫孔1 8。形成在平面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

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五、 發明説明 ( 14 ) 1 圖 型 接 線 或 片 圖 型 2 0 上 與 銲 接 阻 抗 軍 — 起 使 甩 的 是 銲 接 I 1 墊 1 9 9 其 係 使 用 於 m 接 接 地 線 0 1 1 同 時 也 安 排 接 近 平 面 或 片 圖 型 2 0 之 外 園 或 接 近 1 I 請 1 I B G A 板 1 之 中 心 的 是 圖 型 接 線 1 4 具 有 0 3 m m 的 線 先 閱 1 I 讀 1 寬 1 其 係 被 連 接 到 貫 孔 1 2 以 及 錚 接 Μ 1 .3 m 連 接 至 圓 背 ιέ Η 1 之 1 型 接 t 用 以 連接至_重« 0 用 以 運 接 電 源 供 給 線 之 注 意 事 1 圖 型 接 線 1 4 係 被 作 宽 以 降 低 阻 抗 〇 再 者 貫 孔 1 2 與 項 再 填 1 銲 接 墊 1 3 係 連 接 在 —— 起 » 以 部 份 的 貫 孔 與 相 關 的 銲 接 墊 寫 本 1 係 以 1 1 之 關 係 被 單 — 接 線 所 遲 接 以 及 其 他 貫 孔 係 頁 1 1 藉 由 多 數 接 線 以 1 1 之 關 係 加 以 互 相 油 遲 接 〇 1 1 如 在 圖 式 6 所 顯 示 半 導 體 元 件 8 的 電 極 ( 信 號 電 極 1 1 ) 係 安 裝 在 這 B G A 板 1 被 連 接 到 圓 型 電 線 3 藉 由 結 合 •訂 | 線 1 5 以 及 更 連 接 到 銲 接 墊 7 藉 由 圖 型 線 3 貫 孔 .| I 2 與 接 線 6 〇 該 銲 接 墊 7 係 被 連 接 到 銲 接 球 1 0 用 以 連 1 1 I 接 信 號 電 線 〇 1 1 於 B G A 板 1 的 中 心 半導 體 元 件 8 的 後 側 之 接 地 電 1 極 係 被 連 接 到 半 導 體 元 件 電 極 1 7 與 更 進 — 步 經 由 半 導 體 1 1 元 件 電 極 1 7 貫 孔 1 8 及 平 面 圖 型 接 線 或 片 圖 型 2 0 1 \ 〇 該 銲 接 墊 1 9 係 被 連 接 到 銲 接 球 1 0 用 以 連 接 至 接 地 1 ! 線 〇 1 I I 安 排 在 更 接 近 一 點 B G A 板 1 的 中 心 的 是 半 導 髓 元 件 I | 8 的 電 極 興 甩 源 供 給 墊 1 1 * 其 係 藉 由 相 關 接 線 1 6 連 接 I I 在 -- 起 t 與 1 更 經 由 电 源 線 1 1 j 貫 孔 1 2 及 圖 型 接 線 I I 1 4 » 以 連 接 至 銲 接 墊 1 3 0 該 銲 接 墊 1 3 係 連 接 至 錫 球 I I 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） —17 - 309640 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（15 ) 1 〇，用以連接電源供給電線。 於第二的實施例中，爲了著要控制信號線的特徵阻抗 與，降低串音，內部圓型2 1係被提供在BGA板1之內 。於例子中，該內部圖型2 1是連接到接地貫孔1 8，以 及，同時也隔絕開其他貫孔2與1 2。 於第二實施例的結構中，半導髗元件8的接地連接是 被藉由連接接地電極到銲接墊19經過16個貫孔18而 沒有使用任何線型接線加以完成。再者，電源供給線係被 以1 6組結合線，貫孔與接線之形式加以提供，其係全部 位於在信號電線之內被輻射狀地安排。因此，此信號線的 數目可以防止被降低，同時，電源供給或接地線輻射狀安 排之需求可能被避免，結果造成信號線數目增加。 於第二實施例中，接地線的電感值之主要貢獻只是貫 孔18。所以，一每貫孔之電感值小至0. 25nH，當 貫孔18具有0. 3mm的直徑和一 0. 8mm之長度（ 深度）時。 電源線係被結合線16所由半導體元件8連接到電源 墊1 1 ，其係定位於接近半導體元件8，與更進一步由電 源墊1 1經由貫孔1 2連接到銲接墊1 3，接線1 4具有 0 . 3 mm之線寬及2 mm之線長。因爲線路徑是短的， 電感值是小的，並且，於第二實施例中係1. 5nH。該 結合線16具有0. 04mm的直徑，1. 7mm的長度 ，與1. 4 nH之一電感值。因此，每一延伸自半導體元 件8的頂端到銲接墊13之電感總和是2. 9nH。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -衣 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )人4規_格（210Χ 297公t ) A7 B7 經濟部中央橾準局員工消費合作杜印製

五、 發明説明 ( 16 ) 1 1 6 組 電 源 供 給 線 與 1 6 組 接 地 線 係 被 提 供 〇 如 此 1 1 整 個 電 感 值 L 0 是 在 理 論 上 0 2 0 η Η ( = ( 1 1 2 9 η Η / 1 6 ) + ( 0 2 5 η Η / 1 6 ) ) 但 真 1 請 正 只 是 0 1 9 η Η > 因 爲 多 數 電 源 供 給 線 使 用 的 效 果 〇 先1 閲 1 該 第 二 實 施 例 具 有 前 述 之 如 此 安 排 » 係 能 夠 操 作 在 讀 背-J 之1 1 6 0 0 Μ Η Ζ 之 操 作 頻率 以 及 具 0 -、 5 A 之 電 流 消 耗 變 注·ι $ [ 化 Δ I 〇 該 電 源 雜 訊 Δ V 是 0 9 6 V ( = 2 π X Ψ 1 項 1 再 填Ή 1 6 0 0 Μ Η Ζ X 0 , 1 9 η Η X 0 * 5 A y 和 可 容 許 電 本兮 源 雜 訊 是 1 伏 或 更 低 〇 I | | 第. 二 實 施 例 是 能 夠 操 作 在 •1 0 0 Μ Η Ζ 之 操 作 頻 率 以 1 及 具 有 之 電 流 消 耗 變 化 Δ I 〇 亦 即 電 源 雜 訊 I Δ V 是 0 9 6 伏 ( = 2 π X 1 1 0 Μ Η ζ X •訂 I 0 1 9 η Η X 7 3 A ) 其 係 少 於 1 伏 的 可 容 許 霉 源 1 .1 I 雜 訊 1 1 I 圖 式 1 與 2 興 圖 式 4 及 5 Β G A 板 1 其 形 成 本 發 1 1 明 的 — 第 三 實 施 例 以 及 其 本 身 可 以 商 業 化 1 於 這 些 Β G A 板 1 中 已 經 說 明 如 上 該 用 於 電 源 供 1 1 給 或 接 地 之 焊 接 墊 其 係 被 安 排 於 Β G A 板 的 中 心 者 具 1 1 有 -- 接 線 電 感 值 大 約 0 6 0 η Η 相 對 於 圖 式 1 及 2 的 I J 結 構 y 以 及 大 約 0 1 9 η Η 其 相 對 於 圖 式 4 與 5 之 結 1 I I 構 〇 I I 於 圖 式 1 及 2 結 構 的 例 子 中 > 該 第 三 實 施 例 可 以 操 作 1 1 在 5 0 0 Μ Η Ζ 之 操 作 頻 率 > 以 及 » 具 有 0 5 安 之 電 流 1 1 消 耗 變 化 Δ I * 或 者 » 操 作 上 的 1 1 0 Μ Η Z 之 操 作 頻 率 ... 1 I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） -19 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印11 A7 —______B7__ 五、發明説明（17 ) 具有2. 3安培之電流消耗變化ΔΙ 。於圖式4及5的結 構中，另一方面，第三實施例可以操作在1 6 Ο OMH z 之操作頻率具有0. 5安培之電流消耗變化ΔΙ或者在 110MHz之操作頻率具有7. 3安培之電流消耗變化 Δ I 。 圚式7顯示依據本發明第四實施例之電子設備。 於圚式7中，多數依據本發明之第一實施例之BGA 半導體裝置51或多數依據第二實施例之BGA半導體裝 置5 1係安裝在一印刷電路板5 2上，該印刷電路板5 2 係順序地經由連接器5 3及5 4連接茔一背板5 5，該背 板5 5係被順序地供給一來自電源裝置5 7之電源，經由 —電源線56。於圖式中，一外般，開關，連接至其他部 件之接線等係被省略。 於第四實施例中，因爲本發明之B G A半導體裝置係 被安裝於一半導體設備中，該半導髋設備可以以一高稹集 度，高速加以操作· 圖式8顥示電子設備及更明白地說係一依據本發明之 第五實施例之電腦。 於圓式8中所示之電腦包含一電腦主镰6 0，一顯示 單元6 8及一鍵盤6 9。併入於電腦主證6 0的是一硬碟 機6 2，一軟碟機6 3，一電源供應器6 4及一印刷電路 板6 1。安裝在印刷電路板6 1上的是一中央處理單元（ CPU) 6 5，其包含BGA類型半導體裝置，另一半導 體裝置6 6及一記億體6 7。 本紙張尺度適用中國國家橾隼（CNS ) Λ4規格（210><297公釐） (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) .t .今

，1T -20 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 309640 at _ B7 _五、發明説明（18 ) 於圖式8中之實施例中，該CPU65 ，其包含 B GA類型半導髏裝置者，可以操作於6 0 ΟΜΗ z之頻 率，因此，整個電腦可以操作於高速。 不用說，以相同之佈置’ 一高稹集度之B GA半導體 裝置可以被使用於C P U 6 5之中，以改良電腦之處理能 力。 當B G A半導體裝置使用於其中時，第四及第五實施 例之電子設備可以操作於高速及高功能’因此貢獻到電子 工業的發展與建設。 雖然所有的電源供給或接地線於實施例中係被安排在 B G A板之中心的附近，但是，本發明不被限制到該特定 的例子和如此之佈置可以部份地被進行，而用於一特定設 計需求，而不破壞本發明的效果。 再者，第一實施例及第二實施例的安排可以被固定地 使用。 雖然接地電極已經被提供在半導體元件的後側，由第 二實施例之設計觀點看來，但電源電極可以被提供在半導 體元件的後側，同時展示本發明的效果大致相等於前一例 子。 該接地內部層已經被提供在第二實施例之B G A板之 內。然而，該內部層可以用於電源供給，可以是多層中之 一層，或者可以包含信號電線，而沒有涉及破壤本發明的 效果。 雖然於半導體元件與B G A板間之連接於本實施例中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -21 - 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 ___B7 五、發明説明（19 ) 係藉由結合線加以作用，但其亦可以由其他機構加以進行 ’例如’經由一捲帶自動結合（TAB)技巧或一銲接球 技巧，而不會劣化本發明的效果。 再者’雖然半導體元件與銲接墊於資施例係被安排在 B G A板的不同平面，但他們也可以被安排在相同的平面 而沒有損害本發明的效果。於後者中，使用於實施例中之 貫孔可以不被使用。 即使當銲接劑蟄與結合墊之位置安排爲了不是本案之 技術理由外原因改變時，本發明是仍然有效。 當.然，本發明不只可適用到B GA類型半導體裝置· 同時也適用到P G A類型半導髏裝置· 如同於先前所說明，按照本發明，其中提供一B GA 類型半導體裝置可以更改善它的操作上的速度與稹集密度 。例如，該操作頻率可以增加到5 Ο Ο Μ Η z至1 6 0 0 ΜΗ ζ ’其相當於先前技藝之1 1 〇μΗ ζ之操作頻率之 4 5至14. 5倍。再者，電流消耗變化可以被增加到 2. 3安培至7. 3安培，其相當於先前技藝〇. 5安培 之4. 6至14 ’6倍，以及，稹集密度直接地影響電流 消耗，亦即’在半導體裝置內之電路的數目可以被增加到 4. 6至14，6倍於先技。結果，一使用本發明之半導 體裝置之電子的電路或裝備可以操作在高速與被產生複雜 功能，如此貢獻到電子工業的發展與建設。 以上之有利效果導於該電源供給或接地線可以被縮短 ，以降低其電感值。在B G Α板上之電源供給線的總長度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） ---7---：---衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -22 - A7 B7 五、發明説明（20 ) 是1 Omm，其係等於先前技藝中之最短信號電線的長度 ，反之，於本發明的第二與第三實施例中，電源供給與信 號線的長度分別是2mm與1. 7mm，其係少於最短信 號線長度之五分之一，因此，電感值係被由6. 8nH降 至0. 6nH或0. 19ηΗ，其係爲其之1/10或更 低。這麼來，本發明的本質是安排電源供給或接地線在 B G Α板之中心部分，藉以縮短接線長度。 m^i ^—^1 ·4Βϋ im t—^1 κ^ϋ y^/ n * 1 # (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. 309640 a C8 _____D8 六、申請專利範圍 1. —種半導體裝置包含： 一基板； —半導髓晶片安置在該基板之一上表面； 多數焊接墊安置在該基板之下表面； 該基板具有一第一組貫孔連接至該半導臁晶片之信號 接線上，以及，形成在該基板之外圔之內部份，以及，一 第二組貫孔連接至電源接線或接地接線並形成在基板之一 部份，其係由一半導體晶片室裝區雙之外困延伸。 2. 如申請專利範圃第1項所述之半導鼉裝置，其中 ，在基板之上表面係被提供以一第一結合墊*用以連接該 半導體晶片之信號端及信號接線，藉由線結合，以及第二 結合墊用以連接該半導《晶片之電源端或接地端及電源接 線或接地線藉由線結合。 3. 如申請專利範圈第2項所述之半導體裝置，其中 ，該第二結墊係安置在第一結合墊及半導體晶片之間。 4. 如申請專利範圍第3項所述之半導體裝置，其中 ，該多數焊接墊係安置於延伸第一組貫孔及第二組貫孔間 經濟部中央揉牟局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之一區域中，以及，由第二組貫孔所定義之一區域中。 5. 如申請專利範園第1項所述之半導體裝置，其中 ，至少該多數焊接墊之某些係安置於一延伸於第一組貫孔 及第二組貫孔間之區城* 6. 如申請專利範園第1項所述之半導體裝置，其中 ，其中，該基板之外圍之內部份延伸於該基板之外園至（ a _b ) /8之區域範園，以及由半導體晶片安裝區域延 本紙張尺度逋用中國圃家標準（CNS) A4规格（2!0X297公釐）_ 24 - 經濟部中夬梯準局貝工消费合作社印製 A8 B8 C8 ______________D8 六、申請專利範困 伸之基板之部份延伸於由半導體晶片安裝區域至·（ a — b )/8之區域範圓，其中，a表示基板一側之長度，以及 b表示半導體晶片之長度。 7·—種半導體裝置包含： —基板； —半導體晶片安置在該基板之一上表面； 多數焊接墊安置在該基板之下表面； 至少用於半導體晶片之電源及接地貫之某些焊接墊是 安置於該基板之實際中心部份· 8..如申請專利範國第7項所述之半導髏裝置，其中 ，該基板具有一組貫孔，其係被安置於該基板中，其一部 份係由一半導體晶片安裝區域之外園延伸，該組貫孔係使 用以連接該半導體晶片之電源接線或接地接線》 9.一種半導體裝置包含： —基板： 一半導體晶片安置在該基板之一上表面；~ 多數焊接墊安置在該基板之下表面； 該基板具有一第一組‘貫孔連接至該_半導體晶片之信號 接線上，以及，安置在該基板之外圍之內部份，以及，一 第二組貫孔連接至半導體晶片之電源接線或接地接線並安 置在一半導體晶片安裝區域之外圍延伸之內部份中； 該多數焊接墊係安排於延伸第一組‘貫孔_及第二組貫孔 間之一區域中，以及，由第二組貫孔所定義之一區域中； 其中，該由該半導體晶片之電源電極或接地電極至用 本紙張尺度遄用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---1--“---^裝------1 ^ 10-----^%*- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) B8 C8 ____ D8 六、申請專利範圍 以電源之焊接墊或至用於接地之焊接墊之接線長度係短於 由該半導髏晶片之信號電極至用於半導體晶片之信號之焊 接墊之接線長度。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 0 .如申請專利範園第9項所述之半導髏裝置，其 中，在基板之上表面係被提供以一第一結合墊，用以連接 該半導體晶片之信號端及信號接線，藉由線結合，以及第 二結合墊用以連接該半導髏晶片之霪源端或接地端及電源 接線或接地線藉由線結合* ' 1 1 .如申請專利範園第1 0項所述之半導體裝置， 其中，.該第二結墊係安置在第一結合墊及半導髗晶片之間 〇 1 2 . —種電子設備，其包含如申請專利範園第1項 所述之半導體裝置。 1 3 . —種電子設備，其包含如申請專利範園第7項 所述之半導體裝置。 1 4 . 一種電子設備，其包含如申請專利範圈第9項 所述之半導體裝置。 經濟部中央棣準局貝工消費合作社印装 26 本紙張尺度逋用中國國家橾率（CNS ) A4规格（210X297公釐〉