JPH10247703A - ボールグリッドアレイパッケージ及びプリントボード - Google Patents

ボールグリッドアレイパッケージ及びプリントボード

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JPH10247703A
JPH10247703A JP9069159A JP6915997A JPH10247703A JP H10247703 A JPH10247703 A JP H10247703A JP 9069159 A JP9069159 A JP 9069159A JP 6915997 A JP6915997 A JP 6915997A JP H10247703 A JPH10247703 A JP H10247703A
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JP
Japan
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grid array
ball grid
array package
semiconductor element
heat
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JP9069159A
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English (en)
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Norikazu Fukunaga
憲和 福永
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Original Assignee
Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
    • H05K3/303—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors with surface mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
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    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3431—Leadless components
    • H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱性に優れたボールグリッドアレイパッケ
ージ及びプリントボードを得ること。 【解決手段】 上面の放熱部の下方に半導体素子１１の
搭載部と半田ボール１２とを設けてなるボールグリッド
アレイパッケージ１０であり，半導体素子の下方に近接
させて熱伝導率の良好な放熱ブロック２１を設ける。素
子よりも更に横方向に延設したウィング部を設けても良
い。放熱ブロック２１の上面と半導体素子の下面との間
を高熱伝導性樹脂または高熱伝導性樹脂シートを介して
電気的に絶縁することが好ましい。ボールグリッドアレ
イパッケージ１０とプリント配線板４１との間に高熱伝
導性接着剤又はグリースを充填することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は，ＢＧＡパッケージ及びＢＧＡパ
ッケージの電子部品を搭載してなるプリントボードに関
する。
【０００２】
【従来技術】図５に示すように，半田ボールと半導体素
子搭載部を下方にもうけてなる，所謂キャビティダウン
タイプのボールグリッド（ＢＧＡ）パッケージの電子部
品９０は，放熱用のヒートスプレッダー９２の下方に半
導体素子９１の搭載部を有し，樹脂基板９３の底部にプ
リント配線板９９との接続用の半田ボール９４を有して
いる。そして，必要に応じて，放熱用のフィン９７が設
けられる。同図において，符号９５はボンディングワイ
ヤーであり，符号９６は樹脂モールドである。
【０００３】そして，半導体素子９１から発せられる熱
は，主としてヒートスプレッダー９２を介して上部から
放出されている。一方，電子部品の高密度化が進展する
と共に電子部品からの放熱は特に重要な課題となってお
り，放熱特性を良好にすることがボールグリッドアレイ
パッケージの重要な技術課題となっている。
【０００４】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記キャビテ
ィダウンタイプのボールグリッドアレイパッケージ９０
は，下方（プリント配線板９９側）に対する放熱が悪い
という問題がある。すなわち，半導体素子９１の下方
は，熱伝導性の良くない樹脂被覆を介してプリント配線
板９９に接しており，熱抵抗が大きく放熱が悪い。ボー
ルグリッドアレイパッケージをプリント配線板に搭載し
てなるプリントボードについても同様である。
【０００５】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであり，放熱性に優れたキャビティダウンタ
イプのボールグリッドアレイパッケージおよび上記ボー
ルグリッドアレイパッケージを搭載してなるプリントボ
ードを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】本願の請求項１の発明は，上面の放
熱部の下方に半導体素子の搭載部と半田ボールとを設け
てなるプリント配線板搭載用のボールグリッドアレイパ
ッケージであって，上記半導体素子を樹脂被覆で覆うと
共に上記半導体素子の下方に近接させて熱伝導率の良好
な放熱ブロックを設けてなることを特徴とするボールグ
リッドアレイパッケージにある。
【０００７】本発明において特に注目すべきことは，半
導体素子の下方に近接させて熱伝導率の良好な放熱ブロ
ックを設けてあることである。このような放熱ブロック
を設けることにより，半導体素子の下面から放出される
発熱は，下方に近接した放熱ブロックを介してほぼ最短
距離の経路で効率よく下方に放出されるようになる。即
ち，熱伝導が良好な放熱ブロックを介することにより，
外部（大気，またはプリント配線板に搭載した場合には
プリント配線板，以下同じ）に対して良好に熱を放出す
ることができる。また，樹脂被覆中に放熱ブロックを配
置する構造は，極めて簡素であり，製造が容易である。
【０００８】上記放熱ブロックの材質としては，アルミ
ニウム，銅，銅タングステン，コバール等の金属があ
る。なお，請求項２に記載のように，上記放熱ブロック
には，上記半導体素子よりも更に横方向に延設してなる
ウィング部を設けることが好ましい（図３参照）。上記
ウィング部により，放熱ブロックの底面の面積が増大
し，半導体素子の熱は熱抵抗の小さい放熱ブロックを通
って横方向にも多量に流れ，放熱ブロックの底面から放
熱されるようになる。
【０００９】また，請求項３に記載のように，放熱ブロ
ックを薄板状とし，放熱ブロックの上方，即ち，放熱ブ
ロックと半導体素子との間に，半導体素子に近接するサ
ーマルビアを設けるようにしてもよい（図１参照）。放
熱ブロックを小型にしても，上記サーマルビアにより放
熱ブロックと半導体との間の熱抵抗を低くできるから，
厚さの大きな放熱ブロックと同様の効果を得るようにす
ることができるからである。
【００１０】また，請求項４に記載のように，放熱ブロ
ックの上面と半導体素子の下面との間は，高熱伝導性樹
脂または高熱伝導性樹脂シートを介して電気的に絶縁す
ることが好ましい。上記高熱伝導性樹脂または高熱伝導
性樹脂シートにより，放熱ブロックと半導体との間の熱
抵抗を一段と低くすることができるからである。
【００１１】次に，本願の請求項５の発明は，上面の放
熱部の下方に半導体素子の搭載部と半田ボールとを設け
てなるプリント配線板搭載用のボールグリッドアレイパ
ッケージであって，上記半導体素子を樹脂被覆で覆うと
共に上記半導体素子の下方に近接させて熱伝導率の良好
なサーマルビアを設けてなることを特徴とするボールグ
リッドアレイパッケージにある。本発明は，前記放熱ブ
ロックに代えてサーマルビアを用いたものである。
【００１２】その結果，前記放熱ブロックと同様に，上
記サーマルビアにより，半導体素子の下面から放出され
る発熱は，下方に近接した放熱ブロックを介してほぼ最
短距離の経路で効率よく下方に放出されるようになる。
そして，請求項６に記載のように，上記サーマルビアと
半導体素子との間は，高熱伝導性樹脂または高熱伝導性
樹脂シートを介して電気的に絶縁することが好ましい。
上記高熱伝導性樹脂または高熱伝導性樹脂シートによ
り，サーマルビアと半導体との間の熱抵抗を一段と低く
することができるからである。
【００１３】一方，請求項７に記載の発明は，請求項１
から請求項６のいずれか１項に記載のボールグリッドア
レイパッケージをプリント配線板に搭載してなるプリン
トボードであって，前記ボールグリッドアレイパッケー
ジとプリント配線板との間には，熱伝導性接着剤又はグ
リースが充填されていることを特徴とするプリントボー
ドにある。本発明において，特に注目すべきことは，ボ
ールグリッドアレイパッケージとプリント配線板との間
が，熱伝導性接着剤又はグリースにより充填されている
ことである。
【００１４】その結果，下面からの放熱を良好にした請
求項１から請求項６に記載のボールグリッドアレイパッ
ケージの効果に加えて，ボールグリッドアレイパッケー
ジとプリント配線板との間の熱抵抗が減少し，更に放熱
が良好となる。すなわち，プリント配線板の上面とパッ
ケージの下面との間に空隙がなくなり，熱伝導率の良好
な接着剤又はグリースにより両部間の熱抵抗が小さくな
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施形態例１ 本例は，図１に示すように，半田ボール１２を介してボ
ールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージ１０の電子部
品をプリント配線板４１に搭載したプリントボード１の
部分図である。ボールグリッドアレイパッケージ１０
は，上面のヒートスプレッダー１９の下方に半導体素子
１１の搭載部と半田ボール１２とを設けてなるキャビテ
ィダウン型のボールグリッドアレイパッケージであっ
て，半導体素子１１を樹脂モールド１６で覆うと共に半
導体素子１１の下方に近接させて熱伝導率の良好な薄板
状の放熱ブロック２１を設けてある。
【００１６】そして，放熱ブロック２１の上方には，半
導体素子１１に近接するサーマルビア２２が突設されて
いる。また，ボールグリッドアレイパッケージ１０とプ
リント配線板４１との間は，高熱伝導性接着剤又はグリ
ース４２が充填されている。同図において，符合１６は
樹脂モールド，符号１７はボンディングワイヤー，符合
１８は樹脂基板である。
【００１７】本例のボールグリッドアレイパッケージ１
０は，半導体素子１１の下方に近接させて熱伝導率の良
好なサーマルビア２２と放熱ブロック２１を設けてあ
る。そのため，半導体素子１１の下面から放出される発
熱は，下方に近接したサーマルビア２２と放熱ブロック
２１を介してほぼ最短距離の経路で効率よく下方に放出
されるようになる。即ち，熱伝導が良好なサーマルビア
２２と放熱ブロック２１を間に介することにより，プリ
ント配線板４１に向けて良好に熱を放出することができ
るようになる。
【００１８】また，パッケージ１０とプリント配線板４
１との間は，高熱伝導性接着剤又はグリース４２が充填
されている。そのため，プリント配線板４１の上面とパ
ッケージ１０の下面との間に熱抵抗が大きい空隙がなく
なり，熱伝導率の良好な接着剤又はグリース４２により
両部１０，４１間の熱抵抗が小さくなる。その結果，半
導体素子１１は，プリント配線板４１に対して効率よく
熱を放出することができる。
【００１９】また，樹脂モールド１６中に放熱ブロック
２１を配置する構造，及びパッケージ１０とプリント配
線板４１との間を高熱伝導性接着剤又はグリース４２で
充填する構造は，極めて簡素であり，製造が容易で低コ
ストである。上記放熱ブロック２１の材質としては，ア
ルミニウム，銅，銅タングステン，コバール等の金属が
ある。また，高熱伝導性接着剤又はグリース４２の材質
としては，シリコン系の接着剤やグリースがある。
【００２０】図４の（ａ），（ｂ）に示すグラフは，図
５に示す従来のボールグリッドアレイパッケージ９０を
用いた場合と，本例のボールグリッドアレイパッケージ
１０を用いた場合における，半導体素子１１に対する許
容発熱量を示すものである（なお，パッケージ９０の製
造条件は，放熱ブロック２１およびサーマルビア２２の
有無を除きパッケージ１０と同様である）。
【００２１】即ち，同図の（ａ）は従来のボールグリッ
ドアレイパッケージ９０に対する半導体素子１１の許容
発熱量を，同図の（ｂ）は本例のボールグリッドアレイ
パッケージ１０に対する許容発熱量を示している。そし
て，左側の棒グラフはヒートスプレッダー１９の上部に
図５に示すフィン９７を装着した場合を示し，右側の棒
グラフはフィンがない場合を示している。なお，用いた
フィンの熱抵抗は，１．５℃／Ｗである。同図が示すよ
うに，本例のパッケージ１０を用いることにより，許容
発熱量を約４％から５％増加させることができる。
【００２２】実施形態例２ 本例は，図２に示すように，実施形態例１において，放
熱ブロック２３の厚さを大きくし，サーマルビア２２
（図１）を設けないようにしたもう一つの実施形態例で
ある。すなわち，本例のボールグリッドアレイパッケー
ジ１０は，半導体素子１１の下方に厚さの大きい放熱ブ
ロック２３を素子１１の下面に近接させて配置する。。
なお，放熱ブロック２３の材質は，銅，銅タングステ
ン，アルミニウム，コバール等である。その他について
は実施形態例１と同様である。
【００２３】実施形態例３ 本例は，図３に示すように，実施形態例２において，放
熱メタルブロックの構造を変えたものである。即ち，本
例のボールグリッドアレイパッケージ１０の放熱ブロッ
ク２４は，半導体素子よりも更に横方向に延設してなる
ウィング部２４１を有している。その結果，ウィング部
２４１の作用により，放熱ブロック２４の底面の面積が
増大し，半導体素子１１の熱は熱抵抗の小さい放熱ブロ
ック２４を通って横方向にも多量に流れ，拡大された放
熱ブロック２４の底面から放熱されるようになる。
【００２４】その結果，図４の（ｃ）に示すように，半
導体素子１１の許容発熱量は，同図の（ａ）に示す従来
のパッケージ９０に比べて，１１％から１３％も増大さ
せることができた。その他については，実施形態例２と
同様である。
【００２５】
【発明の効果】上記のように，本発明によれば，放熱性
に優れたボールグリッドアレイパッケージおよびボール
グリッドアレイパッケージを搭載したプリントボードを
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１のボールグリッドアレイパッケー
ジ及びプリントボードのボールグリッドアレイパッケー
ジ搭載部の断面図。
【図２】実施形態例２のボールグリッドアレイパッケー
ジ及びプリントボードのボールグリッドアレイパッケー
ジ搭載部の断面図。
【図３】実施形態例３のボールグリッドアレイパッケー
ジ及びプリントボードのボールグリッドアレイパッケー
ジ搭載部の断面図。
【図４】実施形態例１及び実施形態例２のボールグリッ
ドアレイパッケージを用いた電子部品の素子の許容発熱
量を従来のボールグリッドアレイパッケージを用いた場
合と共に示した図（左側の棒グラフはフィン付きの場
合，右側の棒グラフはフィンなしの場合を示す）。
【図５】従来のボールグリッドアレイパッケージ及びプ
リントボードのボールグリッドアレイパッケージ搭載部
の断面図。
【符号の説明】
１０．．．ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケー
ジ， １１．．．半導体素子， １２．．．半田ボール， ２１，２３，２４．．．放熱ブロック， ４１．．．プリント配線板，

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上面の放熱部の下方に半導体素子の搭載
    部と半田ボールとを設けてなるプリント配線板搭載用の
    ボールグリッドアレイパッケージであって，上記半導体
    素子を樹脂被覆で覆うと共に上記半導体素子の下方に近
    接させて熱伝導率の良好な放熱ブロックを設けてなるこ
    とを特徴とするボールグリッドアレイパッケージ。
  2. 【請求項２】 請求項１において，上記放熱ブロック
    は，上記半導体素子よりも更に横方向に延設してなるウ
    ィング部を有していることを特徴とするボールグリッド
    アレイパッケージ。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において，前記放
    熱ブロックを薄板状とし上記放熱ブロックの上方には，
    前記半導体素子に近接するサーマルビアが突設されてい
    ることを特徴とするボールグリッドアレイパッケージ。
  4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれか１項に
    おいて，前記放熱ブロックの上面と半導体素子の下面と
    の間は，高熱伝導性樹脂または高熱伝導性樹脂シートを
    介して電気的に絶縁されていることを特徴とするボール
    グリッドアレイパッケージ。
  5. 【請求項５】 上面の放熱部の下方に半導体素子の搭載
    部と半田ボールとを設けてなるプリント配線板搭載用の
    ボールグリッドアレイパッケージであって，上記半導体
    素子を樹脂被覆で覆うと共に上記半導体素子の下方に近
    接させて熱伝導率の良好なサーマルビアを設けてなるこ
    とを特徴とするボールグリッドアレイパッケージ。
  6. 【請求項６】 請求５において，前記サーマルビアと半
    導体素子との間は，高熱伝導性樹脂または高熱伝導性樹
    脂シートを介して電気的に絶縁されていることを特徴と
    するボールグリッドアレイパッケージ。
  7. 【請求項７】 請求項１から請求項６のいずれか１項に
    記載のボールグリッドアレイパッケージをプリント配線
    板に搭載してなるプリントボードであって，前記ボール
    グリッドアレイパッケージとプリント配線板との間に
    は，高熱伝導性接着剤又はグリースが充填されているこ
    とを特徴とするプリントボード。
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