WO2004105128A1 - 半導体パッケージ - Google Patents

Abstract

　半導体パッケージであって、実装部分及び延長部分を有するフレキシブルテープと、フレキシブルテープの実装部分に設けられた複数のアレイ状接続電極と、フレキシブルテープの実装部分に搭載された半導体チップを含んでいる。半導体パッケージは更に、フレキシブルテープの延長部分の先端に形成された高速信号用電極と、半導体チップと高速信号用電極を接続するフレキシブルテープに設けられた伝送線路を含んでいる。フレキシブルテープの実装部分にはスティフナが搭載されている。

Description

明 細 書 半導体パッケージ 技 術 分 野

本発明は高速信号用入出力端子を有する半導体パッケージに関する。 背 景 技 術

従来の高速信号用入出力端子を有する半導体パッケージと して、 パッケージの 一部にコネクタを取り付けることによって、 高速信号を劣化なしに伝送可能な半 導体パッケージが知られている。 しかし、 このよ うにパッケージの一部にコネク タを取り付けた半導体パッケージでは、 コネクタを取り付けるための構造が複雑 となり コス トアップの要因となっていた。 また、 コネクタを取り付ける必要性か らパッケージの小型化が困難であるという問題があった。

特開 2 0 0 0— 2 3 2 1 9 7は高速信号電極の回り をグランド電極で取り囲ん だ構成を有する半導体パッケージを開示している。 高速信号電極の回り をグラン ド電極で取り囲むことによって、 高速信号接続部のインダクタンスを低減し、 高 速信号の劣化の少ないパッケージを実現している。 この公開公報に記載された半 導体パッケージでは、 高速信号接続部のィンダクタンスの低減はできるものの完 全に 0にすることはできず、 2 0 GH z'以上の信号伝送時には信号劣化を引き起 こすという問題がある。 また、 ソルダーボールから構成されたボール ' グリ ツ ド - アレイ （B GA) のボール径を小さくすることによつても接続部のインダク タンスは低減可能であるが、 この場合には半導体パッケージをプリ ン ト配線板に 実装するときの機械的な信頼性低下が問題となる。

特許文献 1

特開 2 0 0 0— 2 3 2 1 9 7号公報

特許文献 2

特開平 1 0— 2 7 0 6 0 0号公報 発明の開示

よって、 本発明の目的は、 2 0 G H _Z以上の高周波信号に対しても劣化が少な く、 且つ、 安価で信頼性の高い高周波用半導体パッケージを提供することである。 本発明の一側面によると、 実装部分及び延長部分を有するフレキシブルテープ と、 該フレキシブルテープの前記実装部分に設けられた複数のァレイ状接続電極 と、 前記フ レキシブルテープの前記実装部分に搭載された半導体チップと、 前記 フレキシブルテープの前記延長部分の先端に形成された高速信号用電極と、 前記 半導体チップと前記高速信号用電極を接続する前記フ レキシブルテープに設けら れた伝送線路と、 を具備したことを特徴とする半導体パッケージが提供される。 好ましく は、 半導体パッケージはフ レキシブルテープの実装部分に搭載された スティフナを更に含んでいる。 スティ フナはセラミ ック又は樹脂から形成される。 好ましく は、 半導体パッケージはスティ フナ上に搭載された放熱フィンを更に含 んでいる。

好ましく は、 半導体パッケージは高速信号用電極を間に挟んでフレキシブルテ ープの延長部分の先端に形成された一対のグラン ド電極を更に含んでいる。 フレ キシブルテープは伝送線路の両側に第 1 グラン ドパターンを有しており 、 各ダラ ンド電極は第 1 グランドパターンに接続されている。 好ましく は、 フ レキシブル テープは伝送線路が形成された面と反対側の面の少なく とも伝送線 及び第 1 グ ラン ドパターンに対応する部分に第 2グランドパターンを有している。

半導体チップはフレキシブルテープの実装部分にフリ ップチップボンディ ング されている。 代替案と して、 半導体チップはフレキシブルテ一プの実装部分に T A B接続されている。

フレキシブルテープに形成されたァレイ状接続電極とプリ ン ト配線板はボール グリ ッ ドアレイによ り接続される。 好ましく は、 プリ ン ト配線板は伝送線路とィ ンピーダンス整合された配線パターンと、 グラン ドパターンを有しており 、 高速 信号用電極は配線パターンに接続され、 グラン ド電極はプリ ン ト配線板のグラン ドパターンに接続される。 図面の簡単な説明 図 1 はプリ ン 卜配線板上に実装された本発明第 1実施形態の半導体パッケージ の斜視図 ；

図 2はプリ ン ト配線板上に実装された本発明第 2実施形態の半導体パッケージ の斜視図 ；

図 3はスティフナ及び放熱フィ ンを搭載した状態の第 1実施形態の半導体パッ ケージの断面図 ；

図 4は図 3に類似しており、 放熱フィ ンが半導体チップに直接接触している第 1実施形態の断面図 ；

図 5は第 2実施形態の高速信号用電極及ぴグランド電極と、 プリ ン ト配線板の 配線パターン及ぴグラン ドパターンとの接続の様子を示す平面図 ；

図 6は半導体チップとフ レキシブルテープが T A B接続された本発明第 3実施 形態の半導体パッケージの断面図 ；

図 7は高速信号用電極が形成された面の裏面にダラン ドパターンを有する実施 形態の一部断面図 ；

図 8は図 5に類似しており、 図 7に示した実施形態の高速信号用電極及ぴグラ ン ド電極と、 プリ ン ト配線板の配線パターン及びグラン ドパターンとの接続の様 子を示す平面図 ；

図 9はフレキシブルテープの延長部分にコネクタを接続した実施形態の一部断 面正面図 ；

図 1 0はフレキシブルテープの延長部分に高周波デパイスを接続した実施形態 の一部断面正面図 ；

図 1 1 はフレキシブルテープの延長部分に接続された高周波部品がプリ ン ト配 線板と段差を有する実施形態の一部断面正面図である。 発明を実施するための最良の形態

図 1 を参照する と、 プリ ン ト配線板 2 6上に実装された本発明第 1実施形態の 半導体パッケージ 2の斜視図が示されている。 符号 4は例えばポリイ ミ ドから形 成されたフレキシブルテープであり、 約 5 0 μ m程度の厚さを有している。 フレ キシブルテープ 4は実装部分 4 a と延長部分 4 bを有している。 フレキシブルテ ープ 4の実装部分 4 a上には半導体チップ 6が実装されており、 更にその裏面に は複数のアレイ状接続電極 8が形成されている。 フレキシブルテープ 4の延長部 分 4 b の先端には高速信号用電極 1 0 と、 この高速信号用電極 1 0を挟み込む一 対のグラン ド電極 1 4が形成されている。 半導体チップ 6 と高速信号用電極 1 4 はフレキシブルテープ 4に形成された伝送線路 1 2によ り接続されている。

図 3はスティフナ 1 8及ぶ放熱フィン 2 2を搭載した状態の第 1実施形態の半 導体パッケージ 2の断面図を示している。 半導体チップ 6は接続部のィンダクタ ンスの少ない複数の半田ボール 1 6 を使用したフリ ップチップボンディングによ り フ レキシブルテープ 4 の実装部 4 a上に実装されている。 フレキシブルテープ 4の実装部分 4 a上には、 例えば放熱特性のよいセラ ミ ックから形成されたステ ィフナ （硬直剤） 1 8が搭載され、 接着剤により 固着されている。 符号 2 0はス ティフナ 1 8を半導体チップ 6に固着する接着剤を示している。 スティ フナ 1 8 上には、 例えばアルミニウムから形成された放熱フィ ン 2 2が搭載され、 接着剤 によ り固着されている。 ァレイ状に配置された各接続電極 8 に対応して半田ボー ルからなるボールグリ ッ ドアレイ （B G A ) 2 4が設けられている。

図 4は図 3に示した第 1実施形態のスティ フナ 1 8 の変形例を示している。 こ の実施形態では、 放熱フィ ン 2 2が直接半導体チップ 6 に接触している。 よって、 半導体チップ 6の発熱は主に放熱フィン 2 2を介して放熱されるため、 スティフ ナ 1 8 ' をセラミ ックに比較して放熱特性が劣る樹脂から形成することができる。 半導体パッケージ 2の半導体チップ 6はボールグリ ツ ドアレイ 2 4によ りプリ ン ト配線板 2 6 の配線パターンに接続されると共に、 伝送線路 1 2及び高速信号用 電極 1 0を介してプリ ン ト配線板 2 6 の配線パターンに接続される。

, 本実施形態によれば、 高速信号のプリ ン ト配線板 2 6への接続を半導体パッケ ージの基材と してのフレキシブルテープ 4の延長部 4 b上に設けた伝送線路 1 2 経由で行う ことで、 劣化の少ない高速信号の接続を実現している。 テープ延長部 4 bはプリ ン ト配線板 2 6から浮いているので、 温度変化等によ り生ずるス トレ スを変形することによ り吸収することができる。 テープ延長部 4 bについては、 パッケージの複数辺からテープ延長部を引き出し、 それぞれの延長部に高速信号 用の伝送線路を形成するよ うにしてもよい。 図 2はプリ ン ト配線板 2 6上に実装された本発明第 2実施形態の半導体パッケ ージ 2 Aの斜視図を示している。 本実施形態では、 フレキシブルテープ 4の延長 部分 4 b 'は実装部分 4 aの幅よ り も狭い幅を有している。 このよ うに、 延長部 分 4 b 'の幅をパッケージの一辺よ り狭くすることによって、 テープ曲げに対す る許容範囲が広がり、 半導体パッケージ 2 Aのプリ ン 卜配線板 2 6への実装時に 生じる機械的ス ト レスを解放することができ、 機械的衝撃に対する信頼度の高い 実装を実現するこ とができる。

図 5は図 2に示した第 2実施形態のテープ延長部分 4 b ' とプリ ン 卜配線板 2 6 との接続の様子を示している。 テープ延長部分 4 b ' の伝送線路 1 2の両側に はグラン ドパターン 1 3が形成されており、 これらのグラン ドパターン 1 3はグ ランド電極 1 4にそれぞれ接続されている。 高速信号用電極 1 0は伝送線路 1 2 とィンピーダンス整合されたプリ ン ト配線板 2 6の配線パターン 2 8に接続され、 各グラン ド電極 1 4はプリ ン ト配線板 2 6 のグラン ドパターン 3 0にそれぞれ接 続される。 このよ う に、 テープ延長部分 4 b ' とプリ ン ト配線板 2 6 との接続を、 高速信号用電極 1 0 の両側にグラン ド電極 1 4を配僮したコプレーナ線路形態で 実現しているため、 高速信号の劣化要因であるグラン ドの不連続性を防止し、 高 速信号の劣化を抑制することができる。 図 5は 1本の信号線の形態であるが、 複 数本の信号線についても同様の形態で接続できる。 図 1 に示した第 1実施形態で も、 フレキシブルテープ 4の延長部分 4 b とプリ ン ト配線板 2 6 との接続は、 同 様なコプレーナ接続を行っている。

図 6は本発明第 3実施形態の半導体パッケージ 2 Bの断面図を示している。 本 実施形態では、 半導体チップ 6 と フレキシブルテープ 4の配線パターンとは、 テ ープ上の配線パターンをそのまま半導体チップ 6に接続するテープ · ォー 卜メイ ティ ッ ド ' ボンディ ング （T A B ) 3 2によ り接続されている。 これによ り、 接 続部のィンダクタンスを最小にすることができ、 安価で劣化の少ない接続を実現 可能である。

図 7を参照する と、 フレキシブルテ一プ 4の延長部分 4 b ' は伝送線路 1 2が 形成された面と反対側の面にグラン ドパターン 3 4を有している。 伝送線路 1 2 の両側には、 図 8 に示すよ うに一対のグラン ドパターン 1 3が形成されており、 これらのグラン ドパターン 1 3はそれぞれダラン ド電極 1 4を介してプリ ン ト配 線板 2 6のグラン ドパターン 3 0に接続されている。 伝送線路 1 2の背面に形成 されたグラン ドパターン 3 4は、 少なく と も伝送線路 1 2及び一対のダラン ドパ ターン 1 3に対応する位置に形成されている。 このよ うに、 テープ延長部分 4 b 'の伝送線路 1 2にダランデッ ド · コプレーナ線路を採用し、 伝送線路 1 2及び その両脇のグラン ドパターン 1 3をそれぞれ高速信号用電極 1 0及びグラン ド電 極 1 4を介してプリ ン ト配線板 2 6の配線パターン 2 8及びグラン ドパターン 3 0に接続することによって、 高速信号について劣化の少ない接続を実現すること ができる。

図 9を参照する と、 金属プロック 3 6上にプリ ン ト配線板 2 6が搭載されてお り、 金属ブロ ック 3 6に形成した穴 3 7中に揷入されたコネクタ 3 8の端子 4 0 が伝送線路 1 2に接続されている。 この実施形態によれば、 機械的衝撃に対する 信頼性が高く、 高速信号について劣化の少ない外部接続を実現することができる。 図 1 0を参照すると、 金属プロ ック 3 6 A上にプリ ン 卜配線板 2 6及び高周波 デバイス 4 2が搭載されており、 テープ延長部分 4 b 'の伝送線路 1 2 と高周波 デバイス 4 2の信号電極 4 4 とはボンディ ングワイヤ 4 8で接続され、 延長部分 4 b 'のグラン ドパターン 3 4 と高周波デバイス 4 2のグラン ド電極 4 6 とは金 属ブロ ック 3 6 Aを介して接続されている。 高周波デバイス 4 2に変えて、 光デ バイスを同様に接続するよ うにしてもよい。 このよう に、 半導体パッケージと高 周波デバィス 4 2又は光デバイスを直接接続することによって、 機械的衝撃に対 する信頼性が高く 、 高速信号について劣化の少ない接続を実現することができる。 図 1 1 を参照すると、 金属ブロック 3 6 Bは段差 3 7を有しており、 プリ ン 卜 配線板 2 6が搭載された位置よ り上部に高周波デバイス 4 2が金属ブロック 3 6 B上に搭載されている。 このよ うに延長部分 4 b 'がフレキシブルテープから形 成されているため、 段差のある接続も容易に達成することができ、 実装面積を低 減することができる。 産業上の利用可能性

本発明では、 高速信号は伝送線路 1 2及び高速信号用電極 1 0を介してプリ ン ト配線板 2 6 の配線パタ"ンに接続し、 低速信号はボールグリ ッ ドアレイ 2 4を 介してプリ ン ト配線板 2 6 の配線パターンに接続する。 この構成によ り、 高周波 信号についてはイ ンピーダンス的に不連続箇所がなく 、 伝送線路経由でプリ ン ト 配線板の配線パターンと接続することができ、 高速信号の劣化.を最小限に抑える ことができる。

高速信号以外の接続については、 プリ ン ト配線板への搭載が容易なボールグリ ッ ドアレイ用のァレイ状接続電極 8を有するこ とによって、 半導体パッケージの 低コス ト化が可能である。 また、 半導体パッケージの基材と してフレキシブルテ ープを使用するこ とによって、 高速用電極、 アレイ状電極の接続部への機械的な ス ト レスが解放され、 実装時の機械的な信頼性について確保することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 実装部分及ぴ延長部分を有するフレキシブルテープと、

該フレキシブルテープの前記実装部分に設けられた複数のァレイ状接続電極と、 前記フ レキシブルテープの前記実装部分に搭載された半導体チップと、 前記フ レキシブルテープの前記延長部分の先端に形成された高速信号用電極と、 前記半導体チップと前記高速信号用電極を接続する前記フ レキシブルテープに 設けられた伝送線路と、

を具備したことを特徴とする半導体パッケージ。

2 . 前記フレキシブルテープの前記実装部分に搭載されたスティ ブナを更に具 備した請求項 1記載の半導体パッケージ。

3 . 前記スティ フナはセラ ミ ックから形成されてお り 、 前記フレキシブルテー プの前記実装部分に接着されている請求項 2記載の半導体パッケージ。

4 . 前記スティ フナは樹脂から形成されており、 前記フ レキシブルテープの前 記実装部分に接着されている請求項 2記載の半導体パッケージ。

5 . 前記延長部分は前記実装部分の幅よ り狭い幅を有している請求項 1記載の 半導体パッケージ。

6 . 前記高速信号用電極を間に挟んで前記フレキシブルテープの前記延長部分 の先端に形成された一対のグラン ド電極を更に具備した請求項 2記載の半導体パ ッケージ。

7 . 前記フレキシブルテープは前記伝送線路の両側に第 1 ダラン ドパターンを 有し.ており 、 前記各グラン ド電極は該第 1 グラン ドパターンに接続されている請 求項 6記載の半導体パッケージ。

8 . 前記フ レキシブルテープは前記伝送線路が形成された面と反対側の面の少 なく とも前記伝送線路及ぴ前記第 1 グラン ドパターンに対応する部分に第 2 ダラ ン ドパターンを有している請求項 7記載の半導体パッケージ。

9 . 前記半導体チップは前記フ レキシブルテープの実装部分にフ リ ップチップ ボンディ ングされている請求項 2記載の半導体パッケージ。

1 0 . 前記半導体チップは前記フ レキシブルテープの前記実装部分に T A B接 続されている請求項 2記載の半導体パッケージ。

1 1 . 前記フ レキシブルテープが実装されるプリ ン ト配線板を更に具備し、 前記複数のァレイ状接続電極と前記プリ ン ト配線板はボールグリ ッ ドアレイに よ り接続されている請求項 6記載の半導体パッケージ。

1 2 . 前記プリ ン ト配線板は前記伝送線路とイ ンピーダンス整合された配線パ ターンと、 グラン ドパターンを有しており 、 前記高速信号用電極は前記配線パタ ーンに接続され、 前記ダラン ド電極は前記ダラン ドパターンに接続されている請 求項 1 1記載の半導体パッケージ。

1 3 . 前記高速信号用電極に接続されたコネクタを更に具備した請求項 1 1記 載の半導体パッケージ。

1 4 . 高速信号用電極に接続された高周波部品を更に具備した請求項 1 1記載 の半導体パッケージ。

1 5 . 前記プリ ン.卜配線板及ぴ前記高周波部品が搭載される金属プロックを更 に具備し、

該金属プロ ックは該金属プロック上に搭載された前記高周波部品の高さが前記 プリ ン ト配線板よ り高く なるような段差を有している請求項 1 4記載の半導体パ ッケージ。

1 6 . 前記スティ フナ上に搭載された放熱フィンを更に具備した請求項 2記載 の半導体パッケージ。