JP5086817B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、携帯電話機に搭載される変復調回路を形成した半導体装置の実装構成に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device mounting configuration in which a modulation / demodulation circuit mounted on a mobile phone is formed.
特開2003−46207号公報(特許文献1)は、配線基板および電子機器に関し、例えば、CSP(Chip Size Package)の半導体集積回路を実装する場合などに適用できる技術が記載されている。具体的には、特許文献1は、従来に比べて格段に幅広の配線パターンによりランドと接続できるようにする目的を有している。そして、この目的を達成するために、ランドの一部のみで配線パターンを接続し、かつ、ランドを中心として対称に配線パターンを延長するように形成するとしている。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-46207 (Patent Document 1) relates to a wiring board and an electronic device, and describes a technique applicable to, for example, mounting a CSP (Chip Size Package) semiconductor integrated circuit. Specifically, Patent Document 1 has an object of enabling connection with a land by a wiring pattern that is much wider than in the past. In order to achieve this object, the wiring patterns are connected to only a part of the lands, and the wiring patterns are formed to extend symmetrically about the lands.
特開2003−338666号公報(特許文献2)には、曲げ剛性を向上したプリント基板を得ることを目的とする技術が記載されている。具体的には、プリント配線基板側ランドが配置されていない中央部の絶縁基板上にベタパターンを形成し、このベタパターンを被覆するとともに、ベタパターンの上部を開口したソルダレジストを形成する。そして、ソルダレジストの開口部から露出するベタパターン上にNi/Auめっき膜を形成するとしている。このように構成することにより、ソルダレジストに比べて硬度の高いNi(ニッケル)がベタパターン上に形成されるので、プリント配線基板の曲げ剛性を向上できるとしている。
近年、GSM(Global System for Mobile Communications)方式、PCS(Personal Communication Systems)方式、PDC(Personal Digital Cellular)方式、およびCDMA(Code Division Multiple Access)方式といった通信方式に代表される移動体通信機器が世界的に普及している。一般に、この種の移動体通信機器は、送受信を制御する機能などを持つベースバンド回路装置と、送受信信号を変調および復調する機能などを持つ高周波集積回路装置(RF(Radio Frequency)IC)と、入力電力を通話に必要な出力電力となるように増幅する電力増幅器などから構成される。 In recent years, mobile communication devices such as GSM (Global System for Mobile Communications), PCS (Personal Communication Systems), PDC (Personal Digital Cellular), and CDMA (Code Division Multiple Access) are widely used. Is popular. In general, this type of mobile communication device includes a baseband circuit device having a function of controlling transmission and reception, a high-frequency integrated circuit device (RF (Radio Frequency) IC) having a function of modulating and demodulating a transmission / reception signal, The power amplifier is configured to amplify the input power so that it becomes the output power necessary for a call.
このようにRFICは、送受信信号を変調および復調する変復調回路などを有しており、この変復調回路などは半導体チップに形成されている。そして、この半導体チップをパッケージングすることによりRFICが製品として完成することになる。RFICのパッケージングは、例えば、BGA(ball grid Array)になっている。BGAとはICパッケージの一種で、パッケージからの外部接続用電極を半田などの金属を球状にして、配線基板の裏面(チップ搭載面とは反対側の面)に格子状に配置した形態をいい、表面実装型のパッケージの一種である。 As described above, the RFIC has a modulation / demodulation circuit that modulates and demodulates transmission / reception signals. The modulation / demodulation circuit and the like are formed on a semiconductor chip. Then, by packaging this semiconductor chip, the RFIC is completed as a product. The packaging of the RFIC is, for example, BGA (ball grid array). BGA is a type of IC package, and the external connection electrode from the package is made of a metal such as solder in a spherical shape and arranged in a grid pattern on the back surface of the wiring board (the surface opposite to the chip mounting surface). It is a kind of surface mount type package.
具体的に、このBGAについて図面を用いて説明する。図24は、本発明者が検討したBGA100の一部を示す断面図である。図24に示すように、絶縁体からなる基材101のチップ搭載面(表面)には、導体パターン102が形成されており、この基材101と導体パターンにより配線基板が形成されている。そして、この配線基板には、ビアホール103aが形成されている。すなわち、ビアホール103aは、導体パターン102と基材101を貫通するように形成されており、このビアホール103aの側面には導体膜が形成されている。そして、配線基板の両面を覆うようにソルダレジスト104が形成されている。このソルダレジスト104で導体パターン102は覆われているとともに、ビアホール103aの内部もソルダレジスト104が埋め込まれている。ビアホール103aと、このビアホール103aの側面に形成されている導体膜と、導体膜上に形成され、ビアホール103aの内部を埋め込むソルダレジスト104によってビア103が形成されている。ソルダレジスト104を介した配線基板上には、絶縁ペースト105が形成されており、この絶縁ペースト105上に半導体チップ106が形成されている。そして、配線基板のチップ搭載面側では、ソルダレジスト104の一部が除去されて下部に形成されている導体パターン102が露出している。このソルダレジスト104の一部が除去されて露出する導体パターン102上に端子107が形成される。この端子107は、例えば、Ni/Auめっき膜から形成される。
Specifically, this BGA will be described with reference to the drawings. FIG. 24 is a cross-sectional view showing a part of the BGA 100 studied by the present inventors. As shown in FIG. 24, a
半導体チップ106のパッド(図示せず)と端子107はワイヤ108によって接続されている。したがって、半導体チップ106と導体パターン102は電気的に接続されることになる。この半導体チップ106は、配線基板のチップ搭載面上に形成されている樹脂109によって封止されている。
The pads (not shown) of the
一方、配線基板のチップ搭載面と反対側の裏面には、外部接続端子110が形成されている。つまり、配線基板の裏面もソルダレジスト104で覆われているが、一部の領域ではソルダレジスト104が除去されて外部接続端子110が露出している。この外部接続端子110は、上述した端子107と同様に、Ni/Auめっき膜から形成されている。そして、この外部接続端子110は、ビア103を形成している導体膜を介して配線基板のチップ搭載面に形成されている導体パターン102と電気的に接続されている。外部接続端子110上には、半田などの金属を球状にした半田ボール111が形成されている。以上の構成から、半導体チップ106は、ワイヤ108を介して配線基板のチップ搭載面に形成されている導体パターン102と電気的に接続されており、この導体パターン102は、ビア103を介して配線基板の裏面に形成されている半田ボール111と電気的に接続されていることになる。このことから、結局、半導体チップ106は、半田ボール111と電気的に接続されていることになり、この半田ボール111を介して実装基板と接続することにより、半導体チップ106と外部とを電気的に接続することができる。
On the other hand,
ここで、配線基板に形成されている導体パターン102は複数存在し、複数の導体パターン102は、それぞれ他の導体パターン102とは電気的に分離され、異なる半導体チップ106のパッドと接続されている。したがって、複数の導体パターン102の中には、半導体チップ106に電源電位を供給する電源配線として機能するものや、半導体チップ106に基準電位(GND)を供給する基準配線として機能するものがある。さらには、導体パターン102の中には、信号を伝達する信号配線として機能するものもある。
Here, there are a plurality of
このような導体パターン102の中で、基準電位を供給する基準配線として機能する導体パターン102について着目する。RFICでは高周波を扱う回路であるため、できるだけノイズを低減する必要がある。このため、基準配線として機能する導体パターン102のインピーダンスが大きくなり、大きな抵抗をもつと、基準電位が変動し、安定した基準電位を供給することができなくなる。そこで、RFICでは、基準配線として機能する導体パターン102の面積を大きくすることにより、インピーダンスの増加を抑えてノイズの低減を図ることが行なわれている。つまり、基準配線として機能する導体パターン102は、他の導体パターンよりも面積が大きくなっており、いわゆるベタパターンとして形成されている。これにより、基準電位を安定させることができ、ノイズ低減を図ることができる。
Of these
このように、ノイズ低減を図る観点からは、基準配線として機能するベタパターンを形成することが望ましいが、新たな問題が生じることを本発明者は見出したのである。図24に示すように、配線基板上にはソルダレジスト104が形成されるが、このソルダレジスト104は、配線基板上に導体パターン102が形成されている場合、導体パターン102と直接接触することになる。一方、導体パターン102が形成されていない配線基板上では、基材101とソルダレジスト104が直接接触することになる。このとき、例えば、導体パターン102は銅膜から形成されており、この導体パターン102とソルダレジスト104の接着力は、ソルダレジスト104と基材101との接着力より弱くなる傾向がある。したがって、導体パターン102を大面積のベタパターンから形成すると、このベタパターンとソルダレジスト104との接触面積が多くなり、基材101とソルダレジスト104との接触面積が少なくなる。このため、ベタパターンを形成すると、配線基板からソルダレジスト104が剥離しやすくなる問題点が発生することになる。
As described above, from the viewpoint of reducing noise, it is desirable to form a solid pattern that functions as a reference wiring, but the present inventor has found that a new problem arises. As shown in FIG. 24, a
本発明の目的は、導体パターンとして大面積のベタパターンを形成しても、配線基板とソルダレジストとの剥離を防止できる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of preventing peeling between a wiring board and a solder resist even when a solid pattern having a large area is formed as a conductor pattern.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
代表的な実施の形態による半導体装置は、(a)半導体チップと、(b)前記半導体チップを搭載する配線基板とを備える。このとき、前記配線基板は、(b1)平板状の基材と、(b2)前記基材のチップ搭載面に形成された第1導体パターンと、(b3)前記第1導体パターンを開口して前記基材の前記チップ搭載面側の表面に達する開口部と、(b4)前記開口部を埋め込み、かつ、前記第1導体パターン上に形成された保護膜とを有する。そして、前記開口部の底面において前記保護膜と前記基材が直接接していることを特徴とするものである。 A semiconductor device according to a typical embodiment includes (a) a semiconductor chip and (b) a wiring substrate on which the semiconductor chip is mounted. At this time, the wiring board includes (b1) a flat base material, (b2) a first conductor pattern formed on the chip mounting surface of the base material, and (b3) opening the first conductor pattern. An opening reaching the surface of the substrate on the chip mounting surface side; and (b4) a protective film embedded in the opening and formed on the first conductor pattern. And the said protective film and the said base material are directly contacting in the bottom face of the said opening part, It is characterized by the above-mentioned.
このように代表的な実施の形態によれば、第1導体パターンに開口部を設けて、この開口部の底部で、基材と保護膜を直接接触させるように構成したので、第1導体パターンに開口部を設けずに第1導体パターンと保護膜を接触させる場合に比べて、保護膜と配線基板との接着強度を向上させることができる。 As described above, according to the representative embodiment, the first conductor pattern is configured such that the opening is provided in the first conductor pattern, and the base material and the protective film are in direct contact with each other at the bottom of the opening. Compared with the case where the first conductor pattern and the protective film are brought into contact with each other without providing an opening, the adhesive strength between the protective film and the wiring board can be improved.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
基材とこの基材上に形成される導体パターンを有する配線基板において、導体パターンに開口部を設け、この開口部の底部で基材と保護膜が直接接触するように構成したので、導体パターンが大面積になっても、配線基板と保護膜との接着強度の低下を防止することができる。 In a wiring board having a base material and a conductor pattern formed on the base material, an opening is provided in the conductor pattern, and the base material and the protective film are in direct contact with each other at the bottom of the opening. Even when the area becomes large, it is possible to prevent a decrease in the adhesive strength between the wiring board and the protective film.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc., of components, etc., unless otherwise specified, and in principle, it is considered that this is not clearly the case, it is substantially the same. Including those that are approximate or similar to the shape. The same applies to the above numerical values and ranges.
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。 In all the drawings for explaining the embodiments, the same members are denoted by the same reference symbols in principle, and the repeated explanation thereof is omitted. In order to make the drawings easy to understand, even a plan view may be hatched.
<携帯電話機の構成および動作>
図1は、携帯電話機の送受信部の構成を示すブロック図である。図1に示すように、携帯電話機1は、アプリケーションプロセッサ2、メモリ3、ベースバンド部4、RFIC5、電力増幅器6、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタ7、アンテナスイッチ8およびアンテナ9を有している。
<Configuration and operation of mobile phone>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a transmission / reception unit of a mobile phone. As shown in FIG. 1, the mobile phone 1 includes an
アプリケーションプロセッサ2は、例えば、CPU(Central Processing Unit)から構成され、携帯電話機1のアプリケーション機能を実現する機能を有している。具体的には、メモリ3から命令を読みだして解読し、解読した結果に基づいて各種の演算や制御することによりアプリケーション機能を実現している。メモリ3は、データを記憶する機能を有しており、例えば、アプリケーションプロセッサ2を動作させるプログラムや、アプリケーションプロセッサ2での処理データを記憶するように構成されている。また、メモリ3は、アプリケーションプロセッサ2だけでなく、ベースバンド部2ともアクセスできるようになっており、ベースバンド部で処理されるデータの記憶にも使用できるようになっている。
The
ベースバンド部4は、中央制御部であるCPUを内蔵し、送信時には、操作部を介したユーザ(通話者)からの音声信号(アナログ信号)をデジタル処理してベースバンド信号を生成できるように構成されている。一方、受信時には、デジタル信号であるベースバンド信号から音声信号を生成できるように構成されている。
The
RFIC5は、送信時にはベースバンド信号を変調して無線周波数の信号を生成し、受信時には、受信信号を復調してベースバンド信号を生成することができるように構成されている。電力増幅器6は、微弱な入力信号と相似な大電力の信号を電源から供給される電力で新たに生成して出力する回路である。SAWフィルタ7は、受信信号から所定の周波数帯の信号だけを通過させるように構成されている。
The RFIC 5 is configured to generate a radio frequency signal by modulating a baseband signal at the time of transmission, and to generate a baseband signal by demodulating the reception signal at the time of reception. The
アンテナスイッチ8は、携帯電話機1に入力される受信信号と携帯電話機1から出力される送信信号とを分離するためのものであり、アンテナ9は、電波を送受信するためのものである。 The antenna switch 8 is for separating the reception signal input to the mobile phone 1 and the transmission signal output from the mobile phone 1, and the antenna 9 is for transmitting and receiving radio waves.
携帯電話機1は、上記のように構成されており、以下に、その動作について簡単に説明する。まず、信号を送信する場合について説明する。ベースバンド部4で音声信号などのアナログ信号をデジタル処理することにより生成されたベースバンド信号は、RFIC5に入力する。RFIC5では、入力したベースバンド信号を、変調信号源およびミキサによって、無線周波数(RF(Radio Frequency)周波数)の信号に変換する。無線周波数に変換された信号は、RFIC5から電力増幅器(RFモジュール)6に出力される。電力増幅器6に入力した無線周波数の信号は、電力増幅器6で増幅された後、アンテナスイッチ8を介してアンテナ9より送信される。
The mobile phone 1 is configured as described above, and the operation thereof will be briefly described below. First, a case where a signal is transmitted will be described. A baseband signal generated by digitally processing an analog signal such as an audio signal in the
次に、信号を受信する場合について説明する。アンテナ9により受信された無線周波数の信号(受信信号)は、SAWフィルタ7を通過した後、RFIC5に入力する。RFIC5では、入力した受信信号を増幅した後、変調信号源およびミキサによって、周波数変換を行なう。そして、周波数変換された信号の検波が行なわれ、ベースバンド信号が抽出される。その後、このベースバンド信号は、RFIC5からベースバンド部4に出力される。このベースバンド信号がベースバンド部4で処理され、音声信号が出力される。
Next, a case where a signal is received will be described. A radio frequency signal (reception signal) received by the antenna 9 passes through the SAW filter 7 and then enters the RFIC 5. The RFIC 5 amplifies the input received signal and then performs frequency conversion using a modulation signal source and a mixer. Then, the frequency-converted signal is detected and a baseband signal is extracted. Thereafter, the baseband signal is output from the RFIC 5 to the
<RFICの構成>
上述したように、携帯電話機1から送信信号を送信する際、RFIC5では、ベースバンド信号を変調して無線周波数の信号を生成し、かつ、携帯電話機1から受信信号を受信する際、RFIC5では、無線周波数の信号を復調してベースバンド信号を生成する機能を有している。次に、このような機能を有するRFIC5の構成について説明する。
<Configuration of RFIC>
As described above, when transmitting a transmission signal from the mobile phone 1, the RFIC 5 modulates a baseband signal to generate a radio frequency signal, and when receiving a reception signal from the mobile phone 1, the RFIC 5 It has a function of demodulating a radio frequency signal to generate a baseband signal. Next, the configuration of the RFIC 5 having such a function will be described.
図2は、主にRFIC5の内部構成を示すブロック図である。図2に示すように、RFIC5は、制御部10、インタフェース回路11、受信部および送信部を有している。制御部10は、受信部および送信部を制御するように構成されており、インタフェース回路は、RFIC5とベースバンド部4とのインタフェースをとるための回路である。
FIG. 2 is a block diagram mainly showing the internal configuration of the RFIC 5. As illustrated in FIG. 2, the RFIC 5 includes a
続いて、受信部の構成について説明する。受信部は、LNA(Low Noise Amplifier)(低雑音増幅器)12、ダイレクトコンバージョンミキサ13、PGA(Programmable Gain Amplifier)14、A/D変換回路15およびデジタルフィルタ16を有している。LNA12は、受信信号を増幅するように構成されており、この増幅の際、ノイズはできるだけ除去されるようになっている。つまり、LNA12は、受信信号を増幅する機能を有するが、受信信号に含まれるノイズはできるだけ増幅しないようになっている。
Next, the configuration of the receiving unit will be described. The receiving unit includes an LNA (Low Noise Amplifier) 12, a
ダイレクトコンバージョンミキサ13は、受信信号(無線周波数の信号)を復調するように構成されており、具体的に、受信信号を直交復調することにより、I、Q信号を生成するようになっている。
The
PGA14は、復調されたI、Q信号を増幅するように構成されており、具体的には、I、Q信号の利得調整および直流成分をキャンセル(DCオフセットキャンセル)する機能を有している。
The
A/D変換回路15は、アナログ信号をデジタル信号に変換することができるように構成されており、デジタルフィルタ16は、デジタル信号において、特定の周波数帯の信号だけを通過させる機能を有している。
The A /
次に、送信部の構成について説明する。送信部は、オフセットPLL(Phase Locked Loop)回路17、変調器18およびD/A変換回路19を有している。オフセットPLL回路17は、信号の周波数変換する機能を有し、変調器18はI、Q信号を生成する機能を有している。D/A変換回路19は、デジタル信号をアナログ信号に変換することができるように構成されている。
Next, the configuration of the transmission unit will be described. The transmission unit includes an offset PLL (Phase Locked Loop)
RFIC5は以上のようにアナログ部とデジタル部から構成されている。具体的に、アナログ部は、受信部を構成するLNA12、ダイレクトコンバージョンミキサ13、PGA14と、送信部を構成するオフセットPLL回路17、変調器18とを有している。一方、デジタル部は、制御部10、インタフェース回路11およびデジタルフィルタ16を有している。
As described above, the RFIC 5 includes an analog part and a digital part. Specifically, the analog unit includes an
<RFICの動作>
続いて、RFIC5の動作について説明する。まず、受信信号を受信する場合について説明する。図2に示すように、アンテナ9で受信された受信信号は、アンテナスイッチ8を介してSAWフィルタ7に入力する。SAWフィルタ7では、入力した受信信号から所定の周波数帯の受信信号だけを通過させる。そして、SAWフィルタ7から出力された信号は、RFIC5に入力する。RFIC5に入力した受信信号は、まず、LNA12で増幅された後、ダイレクトコンバージョンミキサ13によって直交復調される。この結果、無線周波数帯の受信信号からI,Q信号が生成される。ダイレクトコンバージョンミキサ13で生成されたI、Q信号は、PGA14で利得調節およびDC成分の除去が実施される。その後、I、Q信号は、A/D変換回路15によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。そして、変換されたデジタル信号は、デジタルフィルタ16で所定周波数帯の信号が抽出され、インタフェース回路11に入力する。インタフェース回路11に入力したデジタル信号は、信号処理されてベースバンド信号としてベースバンド部4に出力される。
<Operation of RFIC>
Subsequently, the operation of the RFIC 5 will be described. First, a case where a reception signal is received will be described. As shown in FIG. 2, the reception signal received by the antenna 9 is input to the SAW filter 7 via the antenna switch 8. The SAW filter 7 passes only a received signal in a predetermined frequency band from the input received signal. Then, the signal output from the SAW filter 7 is input to the RFIC 5. The received signal input to the RFIC 5 is first amplified by the
次に、送信信号を送信する場合について説明する。図2に示すように、ベースバンド部4からベースバンド信号(デジタル信号)がRFIC5に入力される。RFIC5に入力したベースバンド信号は、インタフェース回路で信号処理された後、D/A変換回路19によりデジタル信号からアナログ信号に変換される。D/A変換回路19で生成されたアナログ信号は、変調器18によりI、Q信号に変調される。そして、変調器18で変調されたI、Q信号は、オフセットPLL回路17で周波数変換され無線周波数の信号である送信信号となる。この送信信号は、RFIC5から出力されると、電力増幅器6で送信信号の電力が増幅される。そして、電力増幅器6で電力が増幅された送信信号は、アンテナスイッチ8を通ってアンテナ9から送信される。このようにしてRFIC5が動作する。
Next, a case where a transmission signal is transmitted will be described. As shown in FIG. 2, a baseband signal (digital signal) is input from the
<RFICの実装構成>
以上のようにRFICは、送受信信号を変調および復調する機能を有しており、この機能を実現する変復調回路などは半導体チップに形成されている。そして、この半導体チップをパッケージングすることによりRFICが製品として完成することになる。RFICのパッケージングは、例えば、BGA(ball grid Array)になっている。BGAとはICパッケージの一種で、パッケージからの外部接続用電極を半田などの金属を球状にして、配線基板の裏面(チップ搭載面とは反対側の面)に格子状に配置した形態をいい、表面実装型のパッケージの一種である。以下に、RFIC5の実装構成について説明する。
<RFIC mounting configuration>
As described above, the RFIC has a function of modulating and demodulating a transmission / reception signal, and a modulation / demodulation circuit or the like that realizes this function is formed on a semiconductor chip. Then, by packaging this semiconductor chip, the RFIC is completed as a product. The packaging of the RFIC is, for example, BGA (ball grid array). BGA is a type of IC package, and the external connection electrode from the package is made of a metal such as solder in a spherical shape and arranged in a grid pattern on the back surface of the wiring board (the surface opposite to the chip mounting surface). It is a kind of surface mount type package. Hereinafter, the mounting configuration of the RFIC 5 will be described.
図3は、RFIC5の概略的な実装構成(BGA)を示す断面図である。図3に示すように、配線基板となる基材20の主面上に半導体チップ27が搭載されており、この半導体チップ27のパッド(図示せず)と基材20上の配線(図示せず)がワイヤ29で電気的に接続されている。そして、基材20上には、チップ搭載面から裏面に達するビア(図示せず)が形成されており、このビアを介して、基材20のチップ搭載面上に形成されている配線と、基材20の裏面(チップ搭載面とは反対側の面)に形成されている半田ボール32が接続されている。したがって、半導体チップ27は、基材20の裏面に形成されている半田ボール32と電気的に接続されることになるので、半田ボール32を介して外部回路と接続することによって、外部回路と半導体チップ27とを接続することができることになる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic mounting configuration (BGA) of the RFIC 5. As shown in FIG. 3, a
図4は、図3に示すBGAの半田ボール搭載面から見た平面図である。すなわち、BGAのチップ搭載面とは反対側の面から見た平面図である。図4に示すように、正方形状の基材20の表面に複数の半田ボール32が形成されている。半田ボール32は、基材20の内部に格子状に配列されている。なお、半田ボール32が形成されていない複数の半田ボール32の間にはソルダレジスト(保護膜)25が形成されている。このようにBGAでは、基材20の内部全面にわたって半田ボール32を形成することができるので、基材20のサイズを大きくしなくても、半田ボール32からなる端子の数を増やすことができる。つまり、RFIC5を形成した半導体チップ27の端子数が多くなっても、BGAによれば、基材20のサイズを小型化できる利点がある。
4 is a plan view seen from the solder ball mounting surface of the BGA shown in FIG. That is, it is a plan view seen from the surface opposite to the BGA chip mounting surface. As shown in FIG. 4, a plurality of
図5は、図4と同じようにBGAの半田ボール搭載面から見た平面図であり、半田ボール32とソルダレジスト25を除去した図である。図5に示すように、基材20には、複数の外部接続端子31が形成されており、外部接続端子31が格子状に配列されている。この外部接続端子31上に半田ボールが搭載されるようになっている。これらの複数の外部接続端子31のそれぞれには、ビア23が接続されている。なお、基材20の中心部に形成されている複数のビア23には、導体パターン31aが形成されている。これは、例えば、同じ基準電位に接続されるビア23を基材20の中心部に集めて互いに接続しているものである。
FIG. 5 is a plan view seen from the BGA solder ball mounting surface, as in FIG. 4, with the
次に、図6は、BGAのチップ搭載面側から見た平面図である。図6に示すように、基材20には、導体パターン21a〜21dが形成されている。導体パターン21aは、図2に示すアナログ部に基準電位(GND)を供給する基準配線として機能するものであり、導体パターン21bは、図2に示すデジタル部に基準電位(GND)を供給する基準配線として機能するものである。さらに、導体パターン21cは、例えば、信号を伝達する信号配線の一例であり、導体パターン21dは、例えば電源電位を供給する電源配線の一例である。これらの導体パターン21a〜21dは異なる電位を供給する配線として機能することから互いに電気的に分離されている。導体パターン21a〜21dは、それぞれ基材20の周辺部に複数並んで形成されている端子28に電気的に接続されている。
Next, FIG. 6 is a plan view seen from the chip mounting surface side of the BGA. As shown in FIG. 6,
ここで、信号配線として機能する導体パターン21cや電源配線として機能する導体パターン21dの面積は小さく、それぞれの導体パターン21c、21dに対して1つのビア23が接続されている。これに対し、基準配線として機能する導体パターン21a、21bは、信号配線として機能する導体パターン21cや電源配線として機能する導体パターン21dに比べて大面積になっている。特に、アナログ部に基準電位を供給する基準配線として機能する導体パターン21aは、基材20のチップ搭載面側に形成されている導体パターンの中で最も大きくなっている。このような大面積の導体パターン21a、21bには、複数のビア23が接続されていることになる。
Here, the
基準配線として機能する導体パターン21a、21bの面積を大きくするのは、以下に示す理由による。つまり、RFICでは、高周波回路が形成されているので、ノイズを低減する必要性が高い。このとき、高周波回路に供給される基準電位が不安定であると、ノイズの発生原因となる。特に、基準電位を供給する基準配線が高抵抗になると、電圧変動が大きくなるため、基準電位が不安定となる。したがって、基準電位を安定化してノイズを低減する観点からは、基準電位を供給する基準配線の抵抗値を下げる必要がある。このため、基準配線として機能する導体パターン21a、21bの面積を大きくして抵抗値を下げているのである。このような理由から、基準配線として機能する導体パターン21a、21bは、電源配線として機能する導体パターン21dや信号配線として機能する導体パターン21cに比べて大面積となっている。図6に示すように、アナログ部に基準電位を供給する導体パターン21aと、デジタル部に基準電位を供給する導体パターン21bとを電気的に分離している。単に、基準配線の低抵抗化を図る観点から考えれば、アナログ部に基準電位を供給する導体パターン21aと、デジタル部に基準電位を供給する導体パターン21bとを一体化することが考えられる。なぜなら、一体化することにより、導体パターンの面積がさらに大きくなり、低抵抗化を図ることができるからである。
The reason why the areas of the
しかし、本実施の形態では、アナログ部に基準電位を供給する導体パターン21aとデジタル部に基準電位を供給する導体パターン21bとを電気的に分離している。これは、以下に示す理由による。一般的に、デジタル回路では、矩形波形の信号が使用される。この矩形波形の信号は立ち上りあるいは立ち下りが急峻である。これをフーリエ解析の観点から考えると、矩形波形には高周波成分が多く含まれていることになる。この場合、デジタル部とアナログ部で基準電位を一体化すると、矩形波形の信号に含まれる高周波成分が、デジタル部からアナログ部に伝達し、アナログ部での高周波ノイズの原因となるのである。つまり、デジタル部とアナログ部で基準電位を共通化すると、アナログ部における高周波ノイズが大きくなり、ノイズの低減を実現することが困難となる。そこで、アナログ部に基準電位を供給する導体パターン21aと、デジタル部に基準電位を供給する導体パターン21bを電気的に分離しているのである。このように、アナログ部とデジタル部を電気的に分離するとともに、導体パターン21a、21bの面積を比較的大面積にすることにより、アナログ部とデジタル部の両方でノイズの低減を実現できる。
However, in the present embodiment, the
さらに、本実施の形態では、アナログ部に基準電位を供給する導体パターン21aの面積をデジタル部に基準電位を供給する導体パターン21bに比べて面積を大きくしている。これは、アナログ部においては、できるだけ、基準電位を安定させてノイズの発生を防止する必要があるからである。具体的には、受信部のアナログ部を構成する1つとして、LNA(低雑音増幅器)がある。このLNAは、RFICにおいて受信信号が最初に入力される回路である。このLNAでは受信信号の増幅が行なわれるが、この増幅の際、なるべくノイズが含まれないことが望ましい。なぜならば、図2に示すように、LNA12で増幅された受信信号は、ダイレクトコンバージョンミキサ13で復調された後、さらに、PGA(Programmable Gain Amplifier)14で増幅されるからである。つまり、受信信号を最初に増幅するLNA12でノイズが増幅されると、その後の段階でさらにノイズが増幅され、受信信号に占めるノイズ成分が大きくなるのである。したがって、LNA12が形成されているアナログ部に基準電位を供給する導体パターン21aの面積を大きくすることにより導体パターン21aのインピーダンスを低減し、アナログ部の基準電位を安定化させる必要があるのである。以上のことから、基材20のチップ搭載面に形成される導体パターンのうち、導体パターン21aの面積が最も大きくなっているのである。
Further, in the present embodiment, the area of the
このように導体パターン21a、21bの占有面積を大きくしているのは、導体パターン21a、21bが基準電位を供給する基準配線として機能するからである。つまり、導体パターン21a、21bの面積を大きくすることにより、導体パターン21a、21bのインピーダンスを低減させることができるので、基準電位を安定化することができ、ノイズの発生を抑制できるのである。
The reason why the occupation areas of the
しかし、基準電位を供給する基準配線として機能する導体パターン21a、21bの面積を大きくすると、新たな問題が懸念される。すなわち、図6において、基材20上には、導体パターン21a〜21dが形成されるが、導体パターン21a〜21dを形成した基材20上には、ソルダレジスト(保護膜)(図6では図示されていない)が形成される。したがって、導体パターン21a〜21dが形成されている領域では、導体パターン21a〜21d上にソルダレジストが直接接触することになる。これに対し、導体パターン21a〜21dが形成されていない領域には、基材20上にソルダレジストが直接接触することになる。このとき、導体パターン21a〜21dは銅膜から形成されており、この導体パターン21a〜21dとソルダレジストとの接着力は、基材20とソルダレジストが直接接触する場合の接着力よりも弱くなる傾向がある。このため、導体パターン21a、21bのように面積を大きく形成すると、導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接着が剥がれて、導体パターン21a、21bを形成した基材20とソルダレジストが剥離するという問題が懸念される。
However, when the areas of the
<本願発明の特徴的構成>
そこで、本実施の形態では、以下に示す構成をとっている。つまり、本実施の形態では、図6に示すように、導体パターン21a、21b内に開口部24を設けている点に特徴の1つがある。この開口部24は、導体パターン21a、21bを開口して下層の基材20に達するように形成される。すなわち、開口部24の底部では基材20の表面が露出していることになる。このように導体パターン21a、21bに開口部24を形成することにより、導体パターン21a、21b上にソルダレジストを形成する場合、開口部24にもソルダレジストが埋め込まれる。したがって、開口部24に埋め込まれたソルダレジストは、開口部24の底部に露出する基材20と直接接触することになる。このことから、大面積の導体パターン21a、21bに開口部24を設けない場合には、導体パターン21a、21bとソルダレジストが直接接触するだけであるが、導体パターン21a、21bに開口部24を設ける場合には、導体パターン21a、21bとソルダレジストが直接接触するとともに、開口部24を介して基材20とソルダレジストが直接接触することになる。このため、導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接触は、導体パターン21a、21bとソルダレジストとの直接接触だけでなく、開口部24を介した基材20とソルダレジストとの直接接触で補強されることになる。つまり、基材20とソルダレジストとの接着強度は、導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接着強度よりも強いので、本実施の形態では、導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接着強度を向上させることができ、導体パターン21a、21bとソルダレジストとの剥離を防止することができる。
<Characteristic configuration of the present invention>
Therefore, in the present embodiment, the following configuration is adopted. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 6, there is one feature in that the
本実施の形態では、基準電位の供給を安定化してノイズを低減する観点から、基準配線として機能する導体パターン21a、21bの面積を電源配線や信号配線として機能する他の導体パターン21c、21dに比べて大きくしている。この副作用として、導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接着強度が低下する問題が懸念されるが、大面積の導体パターン21a、21bの内部領域に開口部24を設けることにより、導体パターン21a、21bの内部領域に開口部24を介して基材20とソルダレジストが直接接触するような領域を設けている。これにより、大面積の導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接着強度を向上させることができる。つまり、本実施の形態による特徴的構成では、基準配線として機能する導体パターン21a、21bを大面積にして導体パターン21a、21bの低抵抗化を実現し、かつ、大面積の導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接着強度を向上できるという顕著な効果を得ることができるのである。
In the present embodiment, from the viewpoint of stabilizing the supply of the reference potential and reducing noise, the area of the
基準配線として機能する導体パターン21a、21bの内部に基材20に達する開口部24を設ける点が本実施の形態の特徴の1つである。この開口部24は導体パターン21a、21bの内部に複数設けることが望ましい。開口部24を複数設けることによって、接着力の強い基材20とソルダレジストとの接触面積を増大することができ、大面積の導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接着強度を向上することができるからである。さらに、開口部24を介した基材20とソルダレジストとの接触面積を増大する観点からは、開口部24の径をより大きくすることが望ましい。具体的には、それぞれの開口部24の径をビア23の径よりも大きくすることで、充分に導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接着強度を向上することができる。なお、開口部24の形状は、円形状としているが、これに限られるものではなく、例えば、正方形や十文字形状にすることもできる。
One of the features of the present embodiment is that an
次に、導体パターン21a、21bに形成する開口部24の位置について説明する。開口部24の形成位置は、導体パターン21a、21bの中心部に形成することが望ましい。具体的には、開口部24は、導体パターン21a、21bのなかでビア23が形成されている位置よりも中央部に近い内側の位置に形成することが望ましい。この理由について説明する。図6に示すように、導体パターン21a、21bは、大面積の導体パターンとして形成されているが、導体パターン21a、21bは、基材20の周辺部に配列している端子28と接続されている。この導体パターン21a、21bと端子28との接続は、導体パターン21a、21bの周辺領域から延在する細線によって端子28と接続されることになる。したがって、導体パターン21a、21bの中央部ではなく周辺領域(外縁領域)に形成すると、細線から導体パターン21a、21bの中央部への経路が狭くなる。このことは、端子28から細線を介して導体パターン21a、21bの中央部へ至る経路が狭くなることを意味し、抵抗値が上昇することになる。つまり、導体パターン21a、21bの面積を大きくして導体パターン21a、21bの抵抗値を低減させているにもかかわらず、導体パターン21a、21bの外縁領域に開口部24を設けると、細線から導体パターン21a、21bの中央部への経路が狭くなり、抵抗値を低下させる効果が充分に得られなくなるのである。このように、導体パターン21a、21bの抵抗値を充分に低下する観点から、開口部24は、導体パターン21a、21bの外縁領域ではなく、中央部に近い領域に設けることが望ましいことがわかる。
Next, the position of the
さらに、開口部24を導体パターン21a、21bの中央部に設ける別の理由について説明する。例えば、開口部24を導体パターン21a、21bの一方の外縁領域に形成すると、開口部24は、導体パターン21a、21bの一方の外縁領域に近い位置に形成されることになるが、この一方の外縁領域と対向する他方の外縁領域との距離が離れることになる。すなわち、対向する他方の外縁領域と開口部24との距離が離れることから、開口部24を介して基材20とソルダレジストを直接接触させることによる接着力向上の効果が、開口部24から他方の外縁領域に至る導体パターン21a、21bの領域では小さくなるのである。開口部24から他方の外縁領域に至る領域が大面積となり、導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接着が主になることから、この領域での接着力の向上が図りにくくなるのである。これに対し、開口部24を導体パターン21a、21bの中央部に設ける場合には、開口部24から両方の外縁領域に至る領域がほぼ均等の面積となり、開口部24から一方の外縁領域に至る領域の面積が極端に大きくなるということを抑制できる。このため、開口部24を介して基材20とソルダレジストとを接触させることによる接着力の強化が導体パターン21a、21bの全体にわたってほぼ均等に反映されるので、効果的に導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接着強度の向上を図ることができるのである。言い換えれば、開口部24を一方の外縁領域に偏って形成すると、開口部24から離れる他方の外縁領域での導体パターン21a、21bとソルダレジストとの接着強度の向上が図れなくなるのである。以上の理由から、開口部24の形成位置は、導体パターン21a、21bの中心部に形成することが望ましく、特に、開口部24は、導体パターン21a、21bのなかでビア23が形成されている位置よりも中央部に近い内側の位置に形成することが望ましいことがわかる。
Further, another reason why the
次に、BGAの断面図を用いて本実施の形態の特徴点を再び説明する。図7は、BGAの一部を示す断面図である。図7に示すように、絶縁体からなる基材20のチップ搭載面(表面)には、導体パターン21aが形成されており、この基材20と導体パターン21aにより配線基板が形成されている。そして、この配線基板には、ビアホール22が形成されている。すなわち、ビアホール22は、導体パターン21aと基材20を貫通するように形成されており、このビアホール22の側面には導体膜が形成されている。そして、配線基板の両面を覆うようにソルダレジスト25が形成されている。このソルダレジスト25で導体パターン21aは覆われているとともに、ビアホール22の内部もソルダレジスト25が埋め込まれている。ビアホール22と、このビアホール22の側面に形成されている導体膜と、導体膜上に形成され、ビアホール22の内部を埋め込むソルダレジスト25によってビア23が形成されている。ソルダレジスト25を介した配線基板上には、絶縁ペースト26が形成されており、この絶縁ペースト26上に半導体チップ27が形成されている。そして、配線基板のチップ搭載面側では、ソルダレジスト25の一部が除去されて下部に形成されている導体パターン21aが露出している。このソルダレジスト25の一部が除去されて露出する導体パターン21a上に端子28が形成される。この端子28は、例えば、Ni/Auめっき膜から形成される。
Next, feature points of the present embodiment will be described again using a cross-sectional view of the BGA. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of the BGA. As shown in FIG. 7, a
半導体チップ27のパッド(図示せず)と端子28はワイヤ29によって接続されている。したがって、半導体チップ27と導体パターン21aは電気的に接続されることになる。この半導体チップ27は、配線基板のチップ搭載面上に形成されている樹脂30によって封止されている。
A pad (not shown) of the
一方、配線基板のチップ搭載面と反対側の裏面には、外部接続端子31が形成されている。つまり、配線基板の裏面もソルダレジスト25で覆われているが、一部の領域ではソルダレジスト25が除去されて外部接続端子31が露出している。この外部接続端子31は、上述した端子28と同様に、Ni/Auめっき膜から形成されている。そして、この外部接続端子31は、ビア23を形成している導体膜を介して配線基板のチップ搭載面に形成されている導体パターン21aと電気的に接続されている。外部接続端子31上には、半田などの金属を球状にした半田ボール32が形成されている。以上の構成から、半導体チップ27は、ワイヤ29を介して配線基板のチップ搭載面に形成されている導体パターン21aと電気的に接続されており、この導体パターン21aは、ビア23を介して配線基板の裏面に形成されている半田ボール32と電気的に接続されていることになる。このことから、結局、半導体チップ27は、半田ボール32と電気的に接続されていることになり、この半田ボール32を介して実装基板と接続することにより、半導体チップ27と外部とを電気的に接続することができる。
On the other hand,
このように構成されているBGAにおいて、本実施の形態における特徴の1つは、基材20のチップ搭載面に導体パターン21aが形成されているが、この導体パターン21aの内部に開口部24が設けられている点である。この開口部24は、導体パターン21aを貫通し、基材20のチップ搭載面側の表面を露出している。そして、図7では、開口部24を2つのビア23の間に設けている。このような開口部24を設けることにより、導体パターン21a上に形成するソルダレジスト25が、開口部24にも埋め込まれ、開口部24の底部において、基材20とソルダレジスト25が直接接触されることになる。このことから、大面積の導体パターン21aに開口部24を設けない場合には、導体パターン21aとソルダレジストが直接接触するだけであるが、導体パターン21aに開口部24を設ける場合には、導体パターン21aとソルダレジスト25が直接接触するとともに、開口部24を介して基材20とソルダレジスト25が直接接触することになる。このため、導体パターン21aとソルダレジスト25との接触は、導体パターン21aとソルダレジスト25との直接接触だけでなく、開口部24を介した基材20とソルダレジスト25との直接接触で補強されることになる。つまり、基材20とソルダレジスト25との接着強度は、導体パターン21aとソルダレジスト25との接着強度よりも強いので、本実施の形態では、導体パターン21aとソルダレジスト25との接着強度を向上させることができ、導体パターン21aとソルダレジスト25との剥離を防止することができる。
In the BGA configured as described above, one of the features in the present embodiment is that the
図7では、配線基板上に半導体チップ27が搭載されている様子が示されているが、このときの平面図を図8に示す。図8は、導体パターンを形成した基材20のチップ搭載面に半導体チップ27を搭載した状態を示す平面図である。すなわち、図8は、図6に示す配線基板に半導体チップ27を搭載した状態を示す図である。図8に示すように、導体パターンを形成した基材20の中央部に半導体チップ27が搭載されている。この半導体チップ27と配線基板とは、絶縁ペーストで接着されているので、導体パターン上に半導体チップ27を形成しても問題はないのである。半導体チップ27の外縁領域には、複数のパッド27aが並んで配置されており、このパッド27aと基材20上に形成されている端子28がワイヤ29で接続されている。導体パターンの一部である端子28は、配線基板上に半導体チップ27を搭載する場合に、半導体チップ27と平面的に重ならない領域に形成されている。これにより、半導体チップ27に形成されているパッド27aと基材20上に形成されている端子28をワイヤ29で接続することができる。端子28は、基材20に形成されている導体パターンと接続されているので、結局、半導体チップ27と、基材20上に形成されている導体パターンとは、ワイヤ29および端子28を介して電気的に接続されていることになる。以上のようにして、本実施の形態におけるBGAが構成されている。
FIG. 7 shows a state where the
<本願発明をBGAに適用する有用性>
従来、RFICのパッケージ形態は、QFN(Quad Fiat Non-leaded package)が主に使用されてきた。図9(a)は、このQFN35の端子形成面(チップ搭載面とは反対側の面)から見た平面図である。図9(a)に示すように、QFN35では、正方形状の配線基板35aの外縁領域に沿って複数の外部接続端子37が形成されている。そして、配線基板35aの中心領域には、基準電位を供給する大面積の導体パターン(ベタパターン)36が形成されている。このようにQFN35では、端子形成面に基準電位を供給する大面積の導体パターン36を形成することにより導体パターン36のインピーダンスを低減することができるので、RFICの基準電位を安定化させることができる。つまり、QFN35では、配線基板の端子形成面(裏面)に基準電位を供給する導体パターン36を形成し、この導体パターン36自体はソルダレジストで覆わないため、導体パターン36とソルダレジストの密着性が低下する問題は生じないのである。したがって、本願発明の目的とする導体パターンとソルダレジストの接着強度の向上はQFN35では、問題とならない。
<Usefulness of applying the present invention to BGA>
Conventionally, QFN (Quad Fiat Non-leaded package) has been mainly used as a package form of RFIC. FIG. 9A is a plan view of the
しかし、近年、RFICの機能向上を図るため、多ピン化および小型化が要求されている。このような要求に対して、RFICのパッケージ形態をQFNとすることでは対応できなくなってきている。例えば、図9(a)に示すように、QFN35では、配線基板35aの外縁領域に複数の外部接続端子37を設けているが、半導体チップの多ピン化によって、外部接続端子37の数が増えると、配線基板35aのサイズを大きくする必要があり、RFICを小型化する要求を満足することができなくなる。つまり、RFICのパッケージ形態をQFN35とすると、多ピン化と小型化を両立することができないのである。
However, in recent years, in order to improve the function of the RFIC, it is required to increase the number of pins and reduce the size. It has become impossible to meet such a demand by setting the RFIC package form to QFN. For example, as shown in FIG. 9A, in the
そこで、RFICのパッケージ形態は、QFNからBGAに変わってきている。図9(b)は、BGAの端子形成面(チップ搭載面とは反対側の面)から見た平面図である。図9(b)に示すように、BGAでは、基材20の全面にわたって外部接続端子として機能する半田ボール32を形成することができる。つまり、BGAでは、基材20の外縁領域だけでなく内側領域まで半田ボール32を格子状に配列することができる。したがって、多ピン化が行なわれても、基材20のサイズをQFN35よりも小さくできる利点がある、つまり、RFICのパッケージ形態をBGAとすることにより、半導体チップの多ピン化が行なわれても、小型化を実現することができるのである。
Therefore, the RFIC package form has changed from QFN to BGA. FIG. 9B is a plan view seen from the terminal forming surface of BGA (surface opposite to the chip mounting surface). As shown in FIG. 9B, in the BGA, the
しかし、RFICのパッケージ形態をBGAとすると、BGAの端子形成面には、半田ボール32が格子状に配列されるため、QFN35のように、基準配線として機能する大面積の導体パターン36を形成することができない。したがって、BGAにしただけでは、基準電位を供給するパターンのインピーダンスを低減することができずに、基準電位を供給するパターンの抵抗値が上昇する。すると、基準電位がふらつく原因となり、RFICを構成する高周波回路にノイズによる悪影響が及ぶことになる。このため、BGAでは、基材20の端子形成面側ではなく、基材20のチップ搭載面側に基準電位を供給する導体パターンを形成している(図6の導体パターン21aなど参照)。このように、基材20のチップ搭載面側に大面積の導体パターンを形成することにより、基準電位を安定化させることができる。
However, if the RFIC package form is BGA, the
ところが、基材20のチップ搭載面側に基準電位を供給する大面積の導体パターンを形成すると、上述したように、導体パターンを覆うようにソルダレジストを形成するので、導体パターンとソルダレジストとの接着が剥がれて、導体パターンを形成した基材20とソルダレジストが剥離するという問題が懸念される。つまり、BGAでは、多ピン化に伴う小型化と基準電位の安定化を実現することができるが、新たな問題として、大面積の導体パターンとソルダレジストとの接着力が低下することが懸念される。
However, when a large-area conductor pattern for supplying a reference potential is formed on the chip mounting surface side of the
そこで、本願発明をBGAに適用することにより、導体パターンとソルダレジストとの接着力の向上を図ることができるのである。つまり、導体パターンの内部に基材に達する開口部を設けることにより、導体パターンとソルダレジストとの接着強度を向上させることができ、導体パターンとソルダレジストとの剥離を防止することができる。 Therefore, by applying the present invention to BGA, it is possible to improve the adhesive force between the conductor pattern and the solder resist. That is, by providing an opening reaching the base material inside the conductor pattern, the adhesive strength between the conductor pattern and the solder resist can be improved, and peeling between the conductor pattern and the solder resist can be prevented.
以上のことから、特に、BGAに本願発明を適用することにより、顕著な効果が得られるのである。具体的には、BGAでは、多ピン化に伴う小型化と基準電位の安定化を実現することができ、かつ、BGAに本願発明を適用することにより、大面積の導体パターンとソルダレジストとの接着力を向上することができるのである。 From the above, a remarkable effect can be obtained particularly by applying the present invention to BGA. Specifically, in the BGA, it is possible to achieve downsizing and stabilization of the reference potential due to the increase in the number of pins, and by applying the present invention to the BGA, a large area conductor pattern and a solder resist can be realized. Adhesive strength can be improved.
<実施の形態の変形例>
図10は、本実施の形態の変形例を示す平面図である。図6と図10を比較するとわかるように、図10では、導体パターン21aがさらに分離されて導体パターン21eが形成されている。導体パターン21aおよび導体パターン21eは、ともに、基準電位を供給する基準配線として機能する導体パターンであり、特に、RFICのアナログ部に基準電位を供給する導体パターンである。そして、導体パターン21aは、アナログ部のうち受信部に基準電位を供給する導体パターンであり、導体パターン21eは、アナログ部のうち送信部に基準電位を供給する導体パターンである。このように、図10に示す変形例では、アナログ部に基準電位を供給する導体パターンを、受信部に基準電位を供給する導体パターン21aと、送信部に基準電位を供給する導体パターン21eとに分離している。この場合でも、導体パターン21aと導体パターン21eは電源配線として機能する導体パターン21dや信号配線として機能する導体パターン21cに比べて大面積である。したがって、本願発明を適用して、導体パターン21a、21eの内部に基材に達する開口部24を設けている。これにより、導体パターン21a、21eとソルダレジストとの接着強度を向上させることができ、導体パターン21a、21eとソルダレジストとの剥離を防止することができる。
<Modification of Embodiment>
FIG. 10 is a plan view showing a modification of the present embodiment. As can be seen by comparing FIG. 6 and FIG. 10, in FIG. 10, the
ここで、アナログ部に基準電位を供給する導体パターンを、受信部に基準電位を供給する導体パターン21aと、送信部に基準電位を供給する導体パターン21eとに分離している。これは、受信部に供給する基準電位の変動を送信部に供給する基準電位の変動から分離するためである。つまり、受信部においては、できるだけ、基準電位を安定させてノイズの発生を防止する必要があるからである。具体的には、受信部のアナログ部を構成する1つとして、LNA(低雑音増幅器)がある。このLNAは、RFICにおいて受信信号が最初に入力される回路である。このLNAでは受信信号の増幅が行なわれるが、この増幅の際、なるべくノイズが含まれないことが望ましい。したがって、受信部に基準電位を供給する導体パターン21aと、送信部に基準電位を供給する導体パターン21eとを分離することにより、送信部における基準電位の変動によるノイズが、受信部に含まれるLNAに伝わるのを防止することができる。このような観点から、本変形例のように、導体パターン21aと導体パターン21eを電気的に分離することも可能であり、この場合であっても、導体パターン21a、21eに本願発明を適用することができる。
Here, the conductor pattern that supplies the reference potential to the analog portion is separated into a
本実施の形態ではRFICのパッケージ形態としてBGAを例にして説明したが、これに限らず、例えば、LGA(Land Grid Array)にも適用することができる。BGAとLGAの相違点について図面を参照しながら説明する。図11は、BGAの断面を示す断面図である。図11において、BGAの特徴は、基材20の裏面(チップ搭載面とは反対側の面)に半田ボール32が形成されている点であり、この半田ボール32の高さが、例えば、0.1mm以上である構造はBGAとされる。これに対し、図12は、LGAの断面を示す断面図である。図12において、LGAの特徴は、基材20の裏面(チップ搭載面とは反対側の面)に高さの低い半田ボール(半田ハーフボール)33が形成されているか、あるいは、半田ボール33が形成されていない点であり、この半田ボール33の高さが、例えば、0.1mm以下である構造はLGAとされる。この点がBGAとLGAの相違点である。その他の構成は、BGAとLGAで同様であるため、本願発明はLGAにも適用することができるのである。
In this embodiment, the BGA is described as an example of the RFIC package form. However, the present invention is not limited to this and can be applied to, for example, an LGA (Land Grid Array). Differences between BGA and LGA will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a cross section of a BGA. In FIG. 11, the BGA is characterized in that
<配線基板の製造工程>
本実施の形態における半導体装置は上記のように構成されており、次に、半導体装置の一例としてBGAの製造工程について図面を参照しながら説明する。まず、BGAを構成する配線基板の製造工程について説明する。
<Manufacturing process of wiring board>
The semiconductor device in this embodiment is configured as described above. Next, a manufacturing process of a BGA as an example of the semiconductor device will be described with reference to the drawings. First, the manufacturing process of the wiring board which comprises BGA is demonstrated.
図13に示すように、基材40の両面に銅箔41を貼り付けた配線基板を用意する。このとき、基材40は、例えば、ガラス−BT材あるいはガラス−耐熱エポキシ材から構成される。続いて、図14に示すように、ビア形成領域にビアホール42を形成する。ビアホール42は、ドリルによる穴あけによって実施され、両面に銅箔41を貼り付けた基材40を貫通するように形成される。
As shown in FIG. 13, a wiring board in which a
次に、図15に示すように、基材40に貼り付けた銅箔41の両面に銅めっき膜43を形成する。銅めっき膜43は、例えば、無電解めっき法あるいは電解めっき法で形成することができる。この銅めっき膜43は、基材40を貫通するビアホール42の側面にも形成される。
Next, as shown in FIG. 15,
続いて、図16に示すように、銅めっき膜43の表面を研磨した後、両面の銅箔41上にドライフィルム44を貼り付ける。このドライフィルム44は、紫外線が照射されると硬化するフィルムであり、銅箔41をパターニングする際のマスクを形成するために使用される。
Subsequently, as shown in FIG. 16, after the surface of the
その後、図17に示すように基材40の両側にマスク45a、45bを配置し、このマスク45a、45bを介して紫外線を照射する。これにより、マスク45a、45bに形成されているパターンがドライフィルム44に転写される。そして、図18に示すように、パターンが転写されたドライフィルム44を現像することにより、ドライフィルム44がパターニングされる。例えば、ドライフィルム44の紫外線が当たらなかった領域が現像処理によって除去される。ドライフィル44のパターニングは、例えば、ベタパターンの中央部に開口部46が形成されるように行なわれる。
Thereafter, as shown in FIG. 17,
次に、図19に示すように、パターニングしたドライフィルム44をマスクにして銅箔41をエッチングする。これにより、ドライフィルム44に形成されているパターンが、銅箔41に反映される。その後、図20に示すように、パターニングしたドライフィルム44を除去する。これにより、基材40の上面においては、ベタパターンが形成され、ベタパターンの中央部に開口部46が形成される。この開口部46は、銅箔41を貫通して基材40に達している。この段階でパターンが正常に形成されているか検査する。検査には、例えば、光学式検査機などが使用される。
Next, as shown in FIG. 19, the
続いて、図21に示すように、配線基板の両面にソルダレジスト47を塗布する。配線基板の両面にソルダレジスト47を塗布するには、まず、配線基板の一方の面にソルダレジスト47を塗布し仮乾燥させる。そして、ソルダレジスト47が仮乾燥したら、配線基板の他方の面にソルダレジスト47を塗布して仮乾燥させる。これにより、配線基板の両面にソルダレジスト47を形成することができる。このとき、図21に示すように、配線基板の上面では、銅膜よりなるベタパターンとソルダレジスト47が接触することになるが、ベタパターンの中央部に開口部46が設けてあり、この開口部46にもソルダレジスト47が埋め込まれる。このため、開口部46を介してソルダレジスト47と基材40が直接接触することになり、ベタパターンとソルダレジスト47との接着強度を向上することができる。なお、ビアホール42にもソルダレジスト47が埋め込まれビア48が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 21, solder resist 47 is applied to both surfaces of the wiring board. In order to apply the solder resist 47 to both sides of the wiring board, first, the solder resist 47 is applied to one side of the wiring board and temporarily dried. When the solder resist 47 is temporarily dried, the solder resist 47 is applied to the other surface of the wiring board and temporarily dried. Thereby, the solder resist 47 can be formed on both surfaces of the wiring board. At this time, as shown in FIG. 21, the solid pattern made of the copper film and the solder resist 47 are in contact with each other on the upper surface of the wiring board, but an
次に、図22に示すように、フォトリソグラフィ技術を使用することにより、ソルダレジスト47に端子形成用の開口部49を形成する。この開口部49の底面には、銅箔41よりなるベタパターンの一部が露出する。そして、ソルダレジスト47を本硬化(本乾燥)させた後、開口部49から露出する銅箔41上にニッケル/金めっき膜を形成する。このようにして、銅箔41上にニッケル/金めっき膜を形成した端子を形成することができる。その後、配線基板を洗浄し、外観検査を実施することにより、配線基板が完成する。
Next, as shown in FIG. 22, an
<BGAの製造工程>
引き続き、上述した配線基板を使用することによりBGA(半導体装置)を形成する製造工程について図面を参照しながら説明する。図23は、BGAを形成する製造工程の流れを示すフローチャートである。まず、半導体ウェハ上に通常の半導体製造技術を用いて、トランジスタ(MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)や多層配線を形成することにより、RFICを構成する集積回路を形成する。その後、半導体ウェハの裏面を研削する(バックグラインド)(S101)。
<Manufacturing process of BGA>
Next, a manufacturing process for forming a BGA (semiconductor device) by using the above-described wiring board will be described with reference to the drawings. FIG. 23 is a flowchart showing the flow of the manufacturing process for forming the BGA. First, an integrated circuit constituting an RFIC is formed by forming a transistor (MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) or multilayer wiring) on a semiconductor wafer by using a normal semiconductor manufacturing technique. The back surface is ground (back grinding) (S101).
次に、半導体ウェハをダイシングすることにより、個々の半導体チップに個片化する(S102)。そして、個片化した半導体チップを上述した工程で形成した配線基板上に搭載する(ダイボンディング)(S103)。半導体チップと配線基板の接着は絶縁ペーストを使用することにより行なわれる。このとき、配線基板は、複数のBGAを形成できるように一体化されており、個々のBGA取得領域に半導体チップをそれぞれ搭載する。 Next, the semiconductor wafer is diced into individual semiconductor chips (S102). Then, the separated semiconductor chip is mounted on the wiring board formed in the above-described process (die bonding) (S103). Adhesion between the semiconductor chip and the wiring board is performed by using an insulating paste. At this time, the wiring board is integrated so that a plurality of BGAs can be formed, and a semiconductor chip is mounted on each BGA acquisition region.
続いて、配線基板に形成されている端子と半導体チップのパッドとをワイヤで接続する(ワイヤボンディング)(S104)。その後、配線基板のチップ搭載面全体を樹脂で封止する(モールド)(S105)。そして、封止に使用した樹脂上にレーザなどにより製造番号などをマーキングする(S106)。 Subsequently, the terminals formed on the wiring board and the pads of the semiconductor chip are connected by wires (wire bonding) (S104). Thereafter, the entire chip mounting surface of the wiring board is sealed with resin (mold) (S105). Then, a production number or the like is marked on the resin used for sealing with a laser or the like (S106).
次に、配線基板のチップ搭載面とは反対側の裏面に半田ボールを搭載する(S107)。そして、配線基板を個々のBGAを取得するようにダイシングする(S108)。このようにして、BGAを製造することができ、完成したBGAは、トレイに収納されて出荷される(S109)。 Next, solder balls are mounted on the back surface opposite to the chip mounting surface of the wiring board (S107). Then, the wiring board is diced so as to obtain individual BGAs (S108). In this way, the BGA can be manufactured, and the completed BGA is stored in the tray and shipped (S109).
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。 The present invention can be widely used in the manufacturing industry for manufacturing semiconductor devices.
1 携帯電話機
2 アプリケーションプロセッサ
3 メモリ
4 ベースバンド部
5 RFIC
6 電力増幅器
7 SAWフィルタ
8 アンテナスイッチ
9 アンテナ
10 制御部
11 インタフェース回路
12 LNA
13 ダイレクトコンバージョンミキサ
14 PGA
15 A/D変換回路
16 デジタルフィルタ
17 オフセットPLL回路
18 変調器
19 D/A変換回路
20 基材
21a 導体パターン
21b 導体パターン
21c 導体パターン
21d 導体パターン
21e 導体パターン
22 ビアホール
23 ビア
24 開口部
25 ソルダレジスト
26 絶縁ペースト
27 半導体チップ
27a パッド
28 端子
29 ワイヤ
30 樹脂
31 外部接続端子
31a 導体パターン
32 半田ボール
33 半田ボール
35 QFN
36 導体パターン
37 外部接続端子
40 基材
41 銅箔
42 ビアホール
43 銅めっき膜
44 ドライフィルム
45a マスク
45b マスク
46 開口部
47 ソルダレジスト
48 ビア
49 開口部
100 BGA
101 基材
102 導体パターン
103 ビア
103a ビアホール
104 ソルダレジスト
105 絶縁ペースト
106 半導体チップ
107 端子
108 ワイヤ
109 樹脂
110 外部接続端子
111 半田ボール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
6 Power Amplifier 7 SAW Filter 8 Antenna Switch 9
13
15 A /
36
DESCRIPTION OF
Claims (15)
(b)前記半導体チップを搭載する配線基板と、を備え、
前記配線基板は、
(b1)平板状の基材と、
(b2)前記基材のチップ搭載面に形成された第1導体パターンと、
(b3)前記第1導体パターンを開口して前記基材の前記チップ搭載面側の表面に達する開口部と、
(b4)前記開口部を埋め込み、かつ、前記第1導体パターン上に形成された保護膜と、
(b5)前記第1導体パターンおよび前記基材を貫通し、かつ、平面視において、前記第1導体パターンに内包されるように形成されたビアと、を有し、
前記開口部は、前記第1導体パターンに複数形成され、
前記ビアは、複数形成され、
前記開口部の底面において前記保護膜と前記基材が直接接し、
前記配線基板の前記チップ搭載面とは反対側の裏面には、複数の外部接続端子が形成されており、前記第1導体パターンと、少なくとも1つの前記外部接続端子とは、前記ビアで電気的に接続され、
前記外部接続端子上には、半田ボールが形成され、
少なくとも1つの前記開口部は、平面視において、少なくとも1つの前記半田ボールと重なるように配置される、半導体装置。 (A) a semiconductor chip;
(B) and a wiring board for mounting the semiconductor chip,
The wiring board is
(B1) a flat substrate;
(B2) a first conductor pattern formed on the chip mounting surface of the substrate;
(B3) an opening that opens the first conductor pattern and reaches the surface of the base on the chip mounting surface side;
(B4) said embedding openings, and a protective film formed on the first conductor pattern,
(B5) having a via that penetrates the first conductor pattern and the base material and is included in the first conductor pattern in plan view ,
A plurality of the openings are formed in the first conductor pattern,
A plurality of the vias are formed,
The protective film and the base material are in direct contact with each other at the bottom surface of the opening ,
A plurality of external connection terminals are formed on the back surface of the wiring board opposite to the chip mounting surface, and the first conductor pattern and at least one of the external connection terminals are electrically connected by the vias. Connected to
Solder balls are formed on the external connection terminals,
The semiconductor device , wherein the at least one opening is disposed so as to overlap the at least one solder ball in a plan view .
前記配線基板の前記チップ搭載面には、さらに、前記第1導体パターンと電気的に分離された第2導体パターンが形成されており、
前記第1導体パターンの面積は、前記第2導体パターンの面積よりも大きい、半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
On the chip mounting surface of the wiring board, a second conductor pattern that is electrically separated from the first conductor pattern is further formed,
The area of the first conductor pattern is a semiconductor device larger than the area of the second conductor pattern.
前記第1導体パターンには、基準電位が供給される基準配線として機能し、前記第2導体パターンは、電源電位が供給される電源配線あるいは信号を伝達する信号配線として機能する、半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
Wherein the first conductive pattern serves as a reference line that is a reference potential is supplied, it said second conductor pattern functions as a signal line for transmitting a power line or a signal power supply potential is supplied, the semiconductor device.
前記配線基板の前記チップ搭載面には、前記第1導体パターンを含む複数の導体パターンが形成されており、前記複数の導体パターンのうち前記第1導体パターンの面積が最も大きい、半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
Wherein said chip mounting surface of the wiring board, said provided plurality of conductive patterns including a first conductor pattern is formed, the largest area of the first conductor pattern of the plurality of conductive patterns, the semiconductor device.
前記開口部は、複数の前記ビアの間に形成されている、半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 ,
The opening is a semiconductor device formed between the plurality of vias.
前記開口部は、前記第1導体パターンのなかで前記ビアが形成されている位置よりも中央部に近い内側の位置に形成されている、半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5 ,
The opening is formed on the inner side of a position closer to the central portion than a position where the via is formed among the first conductive pattern, the semiconductor device.
前記半導体チップは、平面視において、少なくとも1つの前記開口部および少なくとも1つの前記半田ボールと重なるように配置される、半導体装置。The semiconductor device is disposed so as to overlap at least one of the opening and at least one of the solder balls in a plan view.
前記ビアは、前記第1導体パターンおよび前記基材を貫通するビアホールと、前記ビアホールの側面に形成されている導体膜と、この導体膜上に形成され前記ビアホールを埋め込む前記保護膜より構成されている、半導体装置。 A semiconductor device according to any one of claims 1 to 7 ,
Before SL vias, a via hole penetrating the first conductive pattern and the substrate, a conductor film formed on the side surface of the via hole is formed in the conductive film is composed of the protective layer filling the via hole and it is, the semiconductor device.
前記開口部および前記ビアホールは円筒形状をしており、
前記開口部の径は、前記ビアホールの径よりも大きい、半導体装置。 9. The semiconductor device according to claim 8 , wherein
The opening and the via hole have a cylindrical shape,
The diameter of the opening is a semiconductor device larger than the diameter of the via hole.
前記第1導体パターンの一部は、前記第1導体パターンを覆う前記保護膜から露出して端子を形成しており、
前記端子と前記半導体チップに形成されているパッドとをワイヤで電気接続することにより、前記第1導体パターンと前記半導体チップが電気的に接続されている、半導体装置。 9. The semiconductor device according to claim 8 , wherein
A part of the first conductor pattern is exposed from the protective film covering the first conductor pattern to form a terminal,
By electrically connecting the pads formed on the semiconductor chip and the terminals at the wire, the said first conductor pattern a semiconductor chip are electrically connected, the semiconductor device.
前記第1導体パターンの一部である前記端子は、前記配線基板上に前記半導体チップを搭載する場合に、前記半導体チップと平面的に重ならない領域に形成されている、半導体装置。 The semiconductor device according to claim 10 ,
Wherein the terminal is a part of the first conductor pattern, when mounting the semiconductor chip on the wiring board is formed in a region not overlapping with the semiconductor chip and the plane, the semiconductor device.
前記第1導体パターンは銅膜から形成され、前記保護膜はソルダレジストから形成されている、半導体装置。 9. The semiconductor device according to claim 8 , wherein
The semiconductor device , wherein the first conductor pattern is formed of a copper film, and the protective film is formed of a solder resist.
前記半導体チップには、アナログ回路とデジタル回路が形成され、前記アナログ回路と前記デジタル回路により、アナログ信号とデジタル信号の相互変換を行なう変換回路と、アナログ信号である送受信信号を変調あるいは復調する変復調回路が形成されている、半導体装置。 9. The semiconductor device according to claim 8 , wherein
An analog circuit and a digital circuit are formed on the semiconductor chip, a conversion circuit that performs an interconversion between an analog signal and a digital signal by the analog circuit and the digital circuit, and a modulation / demodulation that modulates or demodulates a transmission / reception signal that is an analog signal. circuit is formed, the semiconductor device.
前記第1導体パターンは、互いに電気的に分離されたアナログ回路用基準電位供給パターンとデジタル回路用基準電位供給パターンから形成されている、半導体装置。 A semiconductor device according to claim 13 ,
It said first conductor pattern is formed from an electrically isolated reference potential supply pattern for the reference potential supply pattern and a digital circuit for analog circuits from each other, the semiconductor device.
前記アナログ回路用基準電位供給パターンは、さらに、互いに電気的に分離された、送信回路に基準電位を供給する配線として機能するアナログ送信回路用基準電位供給パターンと、受信回路に基準電位を供給する配線として機能するアナログ受信回路用基準電位供給パターンから形成されている、半導体装置。 15. The semiconductor device according to claim 14 , wherein
The analog circuit reference potential supply pattern further supplies an analog transmission circuit reference potential supply pattern that functions as a wiring for supplying a reference potential to the transmission circuit and is electrically separated from each other, and a reference potential to the reception circuit. are formed from the analog reception circuit reference potential supply pattern that functions as a wiring, a semiconductor device.
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