(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のワイヤの一端をそれぞれ接続する半導体チップと、
前記半導体チップを固定するとともに、前記複数のワイヤをそれぞれ接続する複数の基板配線が配列された基板と、を備え、
前記基板は、
並列する第１の一対のワイヤと各々のワイヤに接続する第１の２本の基板配線からなり、一方の基板配線に接続するワイヤが他方の基板配線と接触することなく交差するように形成された第１の配線ペアと、
前記第１の配線ペアに隣接して設けられ、並列する第２の一対のワイヤと各々のワイヤに接続する第２の２本の基板配線とが交差しないように形成された第２の配線ペアと、を含み
前記第１の配線ペアと当該第１の配線ペアに隣接して設けられた前記第２の配線ペアにおいて、
前記第１の配線ペアを構成し、前記第２の配線ペアと基板配線側で対向する配線の部分と、当該部分に対向する当該第２の配線ペアを構成する配線の基板配線側の部分との間の第１の静電容量と、
前記第１の配線ペアを構成し、前記第２の配線ペアとワイヤ側で対向する配線の部分と、当該部分に対向する当該第２の配線ペアを構成する配線のワイヤ側の部分との間の第２の静電容量と、の比が０．５以上かつ２以下であり、
前記第１の一対のワイヤの一方のワイヤと当該ワイヤに接続される前記第１の２本の基板配線のうちの一方の基板配線と、当該第１の一対のワイヤの他方のワイヤと当該ワイヤに接続される前記第１の２本の基板配線のうちの他方の基板配線との間の面積において、
前記基板上に投影された前記一方の基板配線に接続する前記一方のワイヤが前記他方の基板配線と交差する点で分けられた、前記一方の基板配線および前記一方のワイヤと前記他方の基板配線との間の面積と、前記他方のワイヤおよび前記他方の基板配線と前記一方のワイヤとの間の面積との２つの面積の比が０．５以上かつ２以下であるように設けられている、
半導体パッケージ。
【請求項２】
前記第１の配線ペアは、
一方のワイヤと接続される配線端子と、他方のワイヤと接続される配線端子とが、ワイヤの方向に対して前記半導体チップの端から異なる距離にずれて配置されている
請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記半導体チップの複数の前記ワイヤは、
それぞれ互いに交差しない
請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記第１の配線ペアおよび前記第２の配線ペアは、
差動信号を伝送する
請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記第１の配線ペアおよび前記第２の配線ペアが伝送する差動信号は、
周波数が１ＧＨｚ以上かつ３ＧＨｚ以下の範囲である
請求項４記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップを搭載した半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータなど、半導体を用いた装置のデータ処理およびデータ伝送の高速化が急激に進んでいる。これらの装置の高速化には、半導体チップにおけるデータ処理およびデータ伝送の高速化が不可欠である。それとともに、半導体チップを搭載した半導体パッケージにおけるデータ伝送の高速化が重要となっている。【０００３】
特許文献１には、半導体チップの入出力信号の周波数が１ＧＨｚを超えるようになると、半導体チップの電極とリードフレームのリード部とを電気的に接続する金属細線の相互間の電気信号による干渉の影響が大きくなって、正常な信号伝達ができなくなるため、金属配線を交差することで、金属細線を通過する信号の相互インダクタンスが低下し、クロストークの発生を抑制する技術が記載されている。【０００４】
また、特許文献２には、半導体パッケージにおいて、ボンドワイヤ及びトレースの自己インダクタンスによって、信号経路の電気特性の変化による回路の動作の変化を抑制するため、ボンドワイヤを複数箇所で交差させ、ボンドワイヤの自己インダクタンスを減少させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６８７８０号公報
【特許文献２】特表２００７−５２５８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、半導体チップとの高速な信号のやりとりには、差動信号方式が用いられている。差動信号方式とは、２本の信号線をペア（信号線ペア）にして、信号線間の電位差を検出する方式である。差動信号方式では、２本の信号線のうちの一方を他方の相補信号とし、信号線間の差を取るため、２本の信号線に同じ極性で重畳するノイズを相殺することができる。【０００７】
一方、プロセッサと周辺機器との間の通信を行うためのバスの規格であるＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）  Ｅｘｐｒｅｓｓでは、片方向２．５Ｇｂｐｓ、双方向５．０Ｇｂｐｓのデータ転送速度となっている。これを実現するには、半導体チップの入出力信号の周波数（信号周波数）として、１．５ＧＨｚ〜３ＧＨｚが必要である。さらに、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓの次の規格であるＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ２では、信号周波数のさらなる高周波化が求められている。
このような高周波信号伝送の場合、差動信号方式を用いたとしても、信号線ペアにより伝送された信号が、隣接する信号線ペアから信号の漏洩による影響（クロストーク）を受けるようになる。そして、ジッターなどの発生により、もはや正常な信号伝達ができなくなるという問題が生じる。
そこで、隣接する信号線ペアからの影響をさけるために、信号周波数１ＧＨｚ〜３ＧＨｚにおいて、クロストーク量として−３０ｄＢ以下が必要とされている。【０００８】
この問題を解決する方法として、信号線ペアと隣接する信号線ペアとの間に、シールド用の配線（シールド線）を設ける方法がある。しかし、この方法は、半導体パッケージの基板に、信号用の配線とともに、シールド線を設けるため、配線ピッチが大きくなって、配線の密度を下げることになる。つまり、半導体パッケージの基板における配線の高密度化ができない。したがって、シールド線を設ける方法は、半導体チップの入出力信号端子の多ピン化、狭ピッチ化に対応できないという問題があった。【０００９】
本発明の目的は、半導体パッケージの基板において配線の密度を下げることなく、信号劣化を低減した半導体パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明が適用される半導体パッケージは、複数のワイヤの一端をそれぞれ接続する半導体チップと、半導体チップを固定するとともに、複数のワイヤをそれぞれ接続する複数の基板配線が配列された基板と、を備え、基板は、並列する第１の一対のワイヤと各々のワイヤに接続する第１の２本の基板配線からなり、一方の基板配線に接続するワイヤが他方の基板配線と接触することなく交差するように形成された第１の配線ペアと、第１の配線ペアに隣接して設けられ、並列する第２の一対のワイヤと各々のワイヤに接続する第２の２本の基板配線とが交差しないように形成された第２の配線ペアと、を含む。
そして、第１の配線ペアは、一方のワイヤと接続される配線端子と、他方のワイヤと接続される配線端子とが、ワイヤの方向に対して半導体チップの端から異なる距離にずれて配置されている。
また、半導体チップの複数のワイヤは、それぞれ互いに交差しない。【００１１】
第１の配線ペアおよび第２の配線ペアは、差動信号を伝送する。そして、第１の配線ペアおよび第２の配線ペアが伝送する差動信号は、周波数が１ＧＨｚ以上かつ３ＧＨｚ以下の範囲である。【００１２】
さらに、第１の一対のワイヤの一方のワイヤとこのワイヤに接続される第１の２本の基板配線の一つの基板配線と、第１の一対のワイヤの他方のワイヤとこのワイヤに接続される第１の２本の基板配線のうちの他方の基板配線との間の面積において、基板上に投影された一方の基板配線に接続するワイヤが他方の基板配線と交差する点から基板に立てられた垂線によって分けられた２つの面積の比が０．５以上かつ２以下であるように設けられている。
そして、第１の配線ペアと第１の配線ペアに隣接して設けられた第２の配線ペアにおいて、第１の配線ペアを構成し、第２の配線ペアと基板配線側で対向する配線の部分と、この部分に対向する第２の配線ペアを構成する配線の基板配線側の部分との間の第１の静電容量と、第１の配線ペアを構成し、第２の配線ペアとワイヤ側で対向する配線の部分と、この部分に対向する第２の配線ペアを構成する配線のワイヤ側の部分との間の第２の静電容量と、の比が０．５以上かつ２以下である。【００１３】
他の観点から捉えると、本発明が適用される半導体パッケージは、半導体チップと、半導体チップを固定する基板と、一端が半導体チップに接続するワイヤと、基板上に配列され、ワイヤの他端と接続する配線とから構成される信号線と、を備え、信号線は、差動信号を伝送する信号線ペアを構成し、信号線ペアは、信号線ペア間の電磁的結合および静電的結合によって相互に漏洩する信号を打ち消すように、信号線が交差する第１の信号線ペアと、各信号線が交差しない第２の信号線ペアとが隣接して設けられている。
そして、第１の信号線ペアと第１の信号線ペアに隣接して設けられた第２の信号線ペアにおいて、第１の信号線ペアを構成し、第２の信号線ペアと配線側で対向する信号線の部分と、この部分に対向する第２の信号線ペアを構成する信号線の配線側の部分との間の第１の静電容量と、第１の信号線ペアを構成し、第２の信号線ペアとワイヤ側で対向する信号線の部分と、この部分に対向する第２の信号線ペアを構成する信号線のワイヤ側の部分との間の第２の静電容量と、の比が０．５以上かつ２以下である。【００１４】
本発明は、差動信号のワイヤ部と基板配線部の配線を入れ替えることで差動信号間の相互作用（電磁的結合と静電的結合）をワイヤ部と基板配線部で相殺し、かつ狭ピッチの配線を可能とする手段を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態における半導体パッケージを示す図である。
【図２】本実施の形態における半導体パッケージの部分拡大平面図である。
【図３】信号線ペア＃１〜＃３の電磁的結合を説明するための半導体パッケージの部分拡大平面図である。
【図４】信号線ペア＃１〜＃３の静電的結合を説明するための半導体パッケージの部分拡大平面図である。
【図５】基板配線部容量とワイヤ部容量とをほぼ等しくなるように設計する手法を説明する図である。
【図６】信号のクロストーク量の定義を説明する図である。
【図７】比較例１の半導体パッケージを説明するための部分拡大平面図である。
【図８】比較例２の半導体パッケージを説明するための部分拡大平面図である。
【図９】実施例、比較例１および比較例２の近端クロストーク量および遠端クロストーク量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、同一の構成には同一の符号を付して、説明を省略する。また、添付図面は、本発明の実施の形態を模式的に説明するものであるので、正確な縮尺に基づくものではない。
【００１７】
図１は、本実施の形態における半導体パッケージ１０を示す図である。図１（ａ）は、半導体パッケージ１０の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ′線での断面図である。
【００１８】
半導体パッケージ１０は、集積回路が形成された半導体チップ２０と、基板の一例としての半導体チップ２０を搭載する回路基板３０とを備える。回路基板３０は、例としてのＢＧＡ（Ball Grid Array）基板である。
半導体チップ２０は、Ｓｉなどの半導体基板上に形成された集積回路である。半導体チップ２０の表面には、半導体チップ２０の端に沿って、複数のチップパッド２１が設けられている。チップパッド２１は、Ａｌなどの金属膜で形成された数１０μｍ角の領域である。そして、チップパッド２１は、例えば６０μｍのピッチで設けられている。
そして、チップパッド２１は、半導体チップ２０に形成された集積回路との信号の入出力および半導体チップ２０へ電力供給するための端子である。
【００１９】
回路基板３０は、例えばセラミックで形成された板状の基板である。回路基板３０の表面３１ａには、例えばＡｇペーストにより形成された、複数の基板配線４０とそれぞれの基板配線４０の一端に配線端子の一例としてのボンドパッド５０とが形成されている。
一方、回路基板３０の裏面３１ｂには、半導体パッケージ１０との信号入出力のためのハンダボールによる端子（基板端子）３３が形成されている。そして、基板端子３３と基板配線４０とを接続するビア導体（スルーホールを充填する金属配線）３５が、回路基板３０の内部に形成されている。
さらに、回路基板３０の表面３１ａには、基板配線４０などと同様に形成された接地プレート３４が設けられている。半導体チップ２０は、接地プレート３４上に、例えば導電性接着剤で固定されている。そして、接地プレート３４を通じて、半導体チップ２０に接地電位が与えられる。
【００２０】
なお、半導体チップ２０、基板配線４０、ボンドパッド５０、ワイヤ６０の部分に樹脂を流し込み、硬化させて半導体パッケージ１０を保護してもよい。
【００２１】
さらに、半導体パッケージ１０は、半導体チップ２０に設けられたチップパッド２１と、回路基板３０に設けられた基板配線４０（具体的にはボンドパッド５０）とを接続するための複数のワイヤ６０を備える。
ワイヤ６０は、例えばＡｕの細線である。そして、それぞれのワイヤ６０の一端は、熱圧着により、チップパッド２１のいずれかに接続されている。一方、ワイヤ６０の他端は、同様に、チップパッド２１毎に予め定められたボンドパッド５０に接続されている。すなわち、ワイヤ６０は、両端が固定され、残りの部分が空中に円弧状に張り渡されている。
ワイヤ６０は絶縁被覆されていないので、ワイヤ６０同士が接触すると短絡が生じる。このため、ワイヤ６０は、互いに交差しないように配置されている。そして、ワイヤ６０が互いに接触しないように、ワイヤ６０の長さ、隣のワイヤ６０との距離、張り具合などが設定されている。
【００２２】
そして、本実施の形態においては、並列する一対のワイヤ６０と接続する２本の基板配線４０からなり、一方の基板配線４０に接続するワイヤ６０が他方の基板配線４０と接触することなく交差するように構成された配線ペア（信号線ペア）と、並列する一対のワイヤ６０と接続する２本の基板配線４０とが構成しないように形成された配線ペア（信号線ペア）とが、交互に配列されている。これらの配線ペアの構成については、後に詳述する。
【００２３】
なお、半導体パッケージ１０は、加熱によりハンダボールを溶融させて、例えばＣｕ箔で配線が形成されたガラスエポキシなどの積層回路基板（図示せず）に固定される。そして、半導体パッケージ１０は、積層回路基板から供給される電力および信号に基づいてデータ処理などを実行する。
【００２４】
図２は、本実施の形態における半導体パッケージ１０の部分拡大平面図である。
図２では、半導体チップ２０のチップパッド２１と基板配線４０のボンドパッド５０とがワイヤ６０で接続された配線ペアの一例としての３組の信号線ペア（＃１〜＃３）が示されている。信号線ペア＃１は、信号線＃１ａと＃１ｂとから構成されている。また、信号線ペア＃２は、信号線＃２ａと＃２ｂとから構成されている。同様に、信号線ペア＃３は、信号線＃３ａと＃３ｂとから構成されている。
そして、これらの信号線ペア＃１〜＃３は、それぞれが差動信号を伝送する。
【００２５】
ここで、信号線とは、チップパッド２１から、基板端子３３までをいう。すなわち、信号線は、チップパッド２１と、チップパッド２１に一端が接続されたワイヤ６０と、ワイヤ６０の他端が接続されたボンドパッド５０と、ボンドパッド５０に接続された基板配線４０と、基板配線４０に接続された基板端子３３とから構成されている。なお、基板端子３３は、回路基板３０の裏面３１ｂに設けられているが、便宜的に基板配線４０につなげて回路基板３０の表面３１ａに示している。
そして、信号線の基板端子３３に近い側を、基板端子側と呼び、信号線のチップパッド２１に近い側をチップパッド側と呼ぶ。
【００２６】
信号線ペア＃１は、信号線＃１ａと＃１ｂとから構成されている。そして、信号線＃１ａは、基板配線４１ａとワイヤ６１ａから構成されている。なお、信号線＃１ａの基板配線４０を区別するときは基板配線４１ａと呼び、ワイヤ６０を同じくワイヤ６１ａと呼ぶ。そして、信号線＃１ａのボンドパッド５０を同じくボンドパッド５１ａと呼ぶ。他の信号線についても同様とする。
信号線＃１ｂは、基板配線４１ｂとワイヤ６１ｂとから構成されている。
すなわち、信号線ペア＃１は、第１の一対のワイヤの一例としてのワイヤ６１ａおよび６１ｂと、第１の一対のワイヤ６１ａおよび６１ｂの各々のワイヤに接続する第１の２本の配線である基板配線の一例としての基板配線４１ａおよび４１ｂとから構成されている。
【００２７】
そして、信号線＃１ａと信号線＃１ｂとは、それぞれの基板配線４１ａとワイヤ６１ｂとが交差点７０で互いに交差するように構成されている。しかし、ワイヤ６１ｂは、図１で説明したように、空中に張り渡されている。よって、基板配線４１ａとワイヤ６１ｂとは接触することがない。すなわち、基板配線４１ａとワイヤ６１ｂとは立体的に交差している。
【００２８】
また、ワイヤ６１ｂと接続される配線端子であるボンドパッド５１ｂは、ワイヤ６１ａと接続される端子であるボンドパッド５１ａより、基板端子側、すなわちワイヤ６０の方向にずれた位置に設けられている。換言すれば、ボンドパッド５１ｂとボンドパッド５１ａは半導体チップ２０の端２２から異なる距離に配置されている。そして、基板配線４１ａは、ボンドパッド５１ｂを回り込むように形成され、その先にボンドパッド５１ａが形成されている。
このようにすることで、基板配線４１ａとワイヤ６１ｂとを立体的に交差させ、信号線＃１ａと信号線＃１ｂとが、回路基板３０の表面３１ａで交差するようにしている。そして、ワイヤ６１ａと６１ｂとは、交差することがない。
【００２９】
そして、信号線ペア＃１の両隣には、それぞれ信号線ペア＃２と＃３とが設けられている。
信号線ペア＃２は、信号線＃２ａと＃２ｂとから構成されている。信号線＃２ａは、基板配線４２ａ、それに接続されたボンドパッド５２ａ、ボンドパッド５２ａとチップパッド２１とを接続するワイヤ６２ａから構成されている。信号線＃２ｂは、基板配線４２ｂ、それに接続されたボンドパッド５２ｂ、ボンドパッド５２ｂとチップパッド２１とを接続するワイヤ６２ｂから構成されている。信号線ペア＃２の信号線＃２ａと＃２ｂとは交差しないように構成されている。ここで、ボンドパッド５２ａと５２ｂとは、半導体チップ２０の端２２からほぼ同じ距離に配置されている。
すなわち、信号線ペア＃２は、第２の一対のワイヤの一例としてのワイヤ６２ａおよび６２ｂと、第２の一対のワイヤ６２ａおよび６２ｂの各々のワイヤに接続する第２の２本の配線である基板配線の一例としての基板配線４２ａおよび４２ｂとから構成されている。
【００３０】
同様に、信号線ペア＃３は、信号線＃３ａと＃３ｂとから構成されている。信号線＃３ａは、基板配線４３ａ、それに接続されたボンドパッド５３ａ、ボンドパッド５３ａとチップパッド２１とを接続するワイヤ６３ａから構成されている。信号線＃３ｂは、基板配線４３ｂ、それに接続されたボンドパッド５３ｂ、ボンドパッド５３ｂとチップパッド２１とを接続するワイヤ６３ｂから構成されている。信号線ペア＃３の信号線＃３ａと＃３ｂとは交差しないように構成されている。つまり、信号線ペア＃２と信号線ペア＃３とは、同様の構成となっている。
【００３１】
そして、図２には図示しないが、信号線ペア＃３の隣（信号線ペア＃１と反対側）には、信号線ペア＃１と同様な信号線が交差する信号線ペアが並び、さらにその隣には、信号線ペア＃２と同様な信号線が交差しない信号線ペアが並ぶことになる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態では、図１（ａ）に示すように、信号線が交差する信号線ペアと、信号線が交差しない信号線ペアとが交互に配列されている。
【００３３】
次に、図２に示した本実施の形態の半導体パッケージ１０において、信号劣化が低減することを説明する。
信号劣化は、隣接する信号線ペアからの信号の漏洩、すなわちクロストークにより生じる。そのクロストークには、
（１）電磁的結合によるクロストーク
（２）静電的結合によるクロストーク
の２つがある。
ここで、信号線ＡとＢとが並列して配置されているとして、２つの結合によるクロストークを説明する。
電磁的結合によるクロストークとは、信号線Ｂに信号（電流）が流れることにより磁界が発生し、この磁界の時間的変化（磁束の時間的変化）により信号線Ａに電流が誘導されることによる信号の漏洩をいう。磁束の時間的変化により電流が発生する現象は電磁誘導と呼ばれる。
一方、静電的結合によるクロストークとは、２つの信号線ＡとＢの間の静電容量（寄生容量）を介して、信号線Ｂの信号の一部が信号線Ａに漏れることによる信号の漏洩をいう。
本実施の形態は、上記の２つのクロストークを低減することができる。
【００３４】
まず第１に、本実施の形態において、電磁的結合によるクロストークが低減できることを定性的に説明する。
図３は、信号線ペア＃１〜＃３の電磁的結合を説明するための半導体パッケージ１０の部分拡大平面図である。
図３では、信号線＃１ａと＃１ｂとを、回路基板３０の表面に投影して示している。ここでは、図３の拡大平面図において、基板配線４１ａとワイヤ６１ｂとが交差する点（交差点）７０でそれぞれ２つに分けて考える。実際には、交差点７０から回路基板３０の表面に対する垂線と信号線＃１ａまたは＃１ｂがそれぞれ交わる点で分けることになる。すなわち、信号線＃１ａは、図３の拡大平面図において、交差点７０から基板端子側の基板配線部信号線＃１ａＲと、交差点７０からチップパッド側のワイヤ部信号線＃１ａＬとから構成されている。同様に、信号線＃１ｂは、図３の拡大平面図において、交差点７０から基板端子側の基板配線部信号線＃１ｂＲと、交差点７０からチップパッド側のワイヤ部信号線＃１ｂＬとから構成されている。
【００３５】
始めに、信号線ペア＃１に対して、信号線ペア＃２および＃３が及ぼす影響を説明する。
まず、信号線ペア＃２が作り出す磁界について説明する。信号線＃２ａに信号が伝送されると、信号線＃２ａの回りに磁界を発生する。同様に、信号線＃２ｂに信号が伝送されると、信号線＃２ｂの回りに磁界を発生する。
【００３６】
さて、前述したように、信号線ペア＃２は、差動信号を伝送している。すると、信号線＃２ａと＃２ｂとが、それぞれが作る磁界の向きは逆向きになる。したがって、信号線ペア＃２の外の領域、すなわち図３に示す信号線＃２ａと＃２ｂの間の領域９３を除く領域では、信号線＃２ａと＃２ｂとがそれぞれが作る磁界の向きは逆向きであるので、互いに打ち消す。しかし、信号線＃２ａと＃２ｂの間の領域９３では、信号線＃２ａと＃２ｂとがそれぞれが作る磁界の向きは同じになる。したがって、信号線ペア＃２が、他の信号線ペアに影響を考えるにあたっては、領域９３を通過する磁束を考えればよい。
【００３７】
次に、信号線ペア＃２から発生して領域９３を通過する磁束が、信号線ペア＃１に与える影響を考える。
信号線ペア＃２から発生して領域９３を通過する磁束は、信号線＃１ａおよび＃１ｂの近傍を通過することにより、信号線＃１ａおよび＃１ｂに電流を発生する。しかし、信号線ペア＃１の外の領域、すなわち図３の基板配線部信号線＃１ａＲと＃１ｂＲとの間の領域９１およびワイヤ部信号線＃１ａＬと＃１ｂＬとの間の領域９２以外の領域を通過する磁束が作る電流の向きは、信号線＃１ａと＃１ｂとで同じとなる。さて、信号線＃１ａと＃１ｂとには、差動信号が伝送されている。したがって、信号線ペア＃１の信号は、信号線＃１ａと＃１ｂとの信号の差分である。このため、領域９１および領域９２を通過する磁束が作る電流により漏洩した信号は互いに打ち消し合うことになる。
【００３８】
すると、信号線ペア＃２から発生して領域９３を通過した磁束が、領域９１および領域９２を通過することによって、信号線＃１ａおよび＃１ｂに発生する電流が問題になる。この場合、信号線＃１ａおよび＃１ｂに発生する電流の向きは互いに逆向きになる。したがって、信号線＃１ａおよび＃１ｂに発生する電流により漏洩した信号によって、信号線ペア＃１にクロストークが発生すると考えられる。
【００３９】
しかし、図３に示すように、本実施の形態では、信号線＃１ａと＃１ｂとは、交差点７０で交差している。このため、信号線ペア＃２から発生して領域９３を通過した磁束が領域９１と領域９２とを通過しても、信号線＃１ａのそれぞれ一部である基板配線部信号線＃１ａＲとワイヤ部信号線＃１ａＬとに磁束により発生する電流の向きが逆になる。これにより、これらの電流により漏洩した信号は互いに打ち消し合うことになり、信号線＃１ａにクロストークは表れない。
また、信号線＃１ｂのそれぞれ一部である基板配線部信号線＃１ｂＲとワイヤ部信号線＃１ｂＬについても同様である。
したがって、電磁的結合に基づく信号線ペア＃２から信号線ペア＃１へのクロストークが低減できる。
【００４０】
同様に、電磁的結合に基づく信号線ペア＃３から信号線ペア＃１へのクロストークについても低減できる。
なお、基板配線部信号線＃１ａＲと＃１ｂＲとの間の領域９１の面積と、ワイヤ部信号線＃１ａＬと＃１ｂＬとの間の領域９２の面積とが等しいときには、基板配線部信号線＃１ａＲとワイヤ部信号線＃１ａＬとに発生するそれぞれの電流が同程度となって、クロストークがよりよく低減できる。
しかし、領域９１の領域９２に対する面積の比が、０．５以上かつ２以下であれば、少なくともクロストークを１／３以下に低減できる。
【００４１】
さて、次に、信号線ペア＃２または＃３に対して、信号線ペア＃１が及ぼす影響を説明する。
まず、信号線ペア＃１が作り出す磁界について説明する。信号線＃１ａは、信号が流れることで、信号線＃１ａの回りに磁界を発生する。同様に、信号線＃１ｂも、信号が流れることで、信号線＃１ｂの回りに磁界を発生する。
信号線ペア＃１は、差動信号を伝送しているので、前述したように、信号線＃１ａと＃２ｂの間の領域９１および９２を通過する磁束を考慮すればよい。
【００４２】
ここで、信号線＃１ａと＃１ｂとは、交差点７０において、互いに交差している。したがって、領域９１と領域９２とを通過する磁束の向きが逆になる。
【００４３】
次に、信号線ペア＃１から発生して領域９１と領域９２とを通過する磁束が、信号線ペア＃２に与える影響を考える。
前述したように、信号線ペア＃２においても、信号線ペア＃１から発生して領域９１と領域９２とを通過した磁束が、領域９３を通過する磁束を考えればよい。
さて、領域９１を通過した磁束と領域９２を通過した磁束とは向きが逆になる。このため、領域９１を通過した磁束が信号線＃２ａに発生する電流と、領域９２を通過した磁束が信号線＃２ａに発生する電流とは、電流の向きが逆になる。このため、これらの電流によって漏洩した信号は互いに打ち消しあう。同様に、領域９１を通過した磁束が信号線＃２ｂに発生する電流と、領域９２を通過した磁束が信号線＃２ｂに発生する電流とは、電流の向きが逆になり、これらの電流によって漏洩した信号は互いに打ち消しあう。
【００４４】
したがって、電磁的結合に基づく信号線ペア＃１から信号線ペア＃２へのクロストークが低減できる。
同様に、電磁的結合に基づく信号線ペア＃１から信号線ペア＃３へのクロストークについても低減できる。
なお、基板配線部信号線＃１ａＲと＃１ｂＲとの間の領域９１の面積と、ワイヤ部信号線＃１ａＬと＃１ｂＬとの間の領域９２の面積とが等しいときには、領域９１を通過した磁束が信号線＃２ａに発生する電流と、領域９２を通過した磁束が信号線＃２ａに発生する電流とが、同程度となるため、クロストークがよりよく低減できる。
しかし、領域９１の領域９２に対する面積の比が、０．５以上かつ２以下であれば、少なくともクロストークを１／３以下に低減できる。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態では、信号線が交差して配置された信号線ペア＃１と、その両隣に信号線が交差しない信号線ペア＃２と＃３とが設けられていることにより、信号線ペア＃１〜＃３の相互の電磁的結合によって漏洩する信号による信号劣化（クロストーク）を低減できている。
すなわち、電磁的結合によるクロストークの低減には、信号線が交差して配置された信号線ペアと信号線が交差しない信号線ペアとを交互に配置することが好ましい。
【００４６】
第２に、本実施の形態では、静電的結合による信号の劣化が低減できることを説明する。
図４は、信号線ペア＃１〜＃３の静電的結合を説明するための半導体パッケージ１０の部分拡大平面図である。
ここでも、信号線＃１ａと＃１ｂとは、図４の部分拡大平面図において、基板配線４１ａとワイヤ６１ｂとが交差する点（交差点）７０でそれぞれ２つに分けて考える。すなわち、信号線＃１ａは、基板配線部信号線＃１ａＲとワイヤ部信号線＃１ａＬとから構成されている。同様に、信号線＃１ｂは、基板配線部信号線＃１ｂＲとワイヤ部信号線＃１ｂＬとから構成されている。
【００４７】
まず、信号線ペア＃１に対する信号線ペア＃２の影響を考える。ここでは、信号線ペア＃２では信号線＃２ｂのみを考慮すればよい。なぜなら、信号線ペア＃１と信号線＃２ａとの間には、信号線＃２ｂがある。このため、信号線＃２ａは、信号線＃２ｂによって静電的に遮蔽（シールド）されているので、信号線ペア＃１に影響をあたえない。
【００４８】
信号線ペア＃１と信号線＃２ｂとの間には、基板配線部信号線＃１ａＲと、信号線＃２ｂの基板配線部信号線＃１ａＲと対向する部分との間に第１の静電容量の一例としての基板配線部容量９５が発生している。そして、ワイヤ部信号線＃１ｂＬと、信号線＃２ｂのワイヤ部信号線＃１ｂＬと対向する部分との間に第２の静電容量の一例としてのワイヤ部容量９７が発生している。
すると、信号線＃２ｂに信号が流れると、その信号の一部は基板配線部容量９５を介して、信号線＃１ａに漏れる。また、信号線＃２ｂに信号が流れると、その信号の一部はワイヤ部容量９７を介して、信号線＃１ｂに漏れる。
【００４９】
しかし、信号線ペア＃１は差動信号を伝送している。すると、信号線ペア＃１の信号は信号線＃１ａと＃１ｂの信号の差であるので、基板配線部容量９５を介して信号線＃１ａに漏れた信号線＃２ｂの信号の一部と、ワイヤ部容量９７を介して信号線＃１ａに漏れた信号線＃２ｂの信号の一部との差が、信号線ペア＃１の信号に重ね合わされることになる。
もし、基板配線部容量９５とワイヤ部容量９７とが等しければ、基板配線部容量９５を介して信号線＃１ａに漏れた信号線＃２ｂの信号の一部と、ワイヤ部容量９７を介して信号線＃１ａに漏れた信号線＃２ｂの信号の一部とが等しくなる。これにより、信号線ペア＃１の信号には、信号線＃２ｂからのクロストークが表れない。
なお、基板配線部容量９５のワイヤ部容量９７に対する比が、０．５以上かつ２以下であれば、少なくともクロストークを１／３以下に低減できる。
【００５０】
同様に、信号線ペア＃１に対する信号線ペア＃３の影響を考える。信号線ペア＃３では信号線＃３ａのみを考慮すればよい。信号線ペア＃１と信号線＃３ａとの間には、基板配線部信号線＃１ｂＲと、信号線＃３ａの基板配線部信号線＃１ｂＲと対向する部分との間に基板配線部容量９６が発生している。そして、ワイヤ部信号線＃１ａＬと、信号線＃３ａのワイヤ部信号線＃１ａＬと対向する部分との間にワイヤ部容量９８が発生している。
そして、信号線＃３ａに信号が流れると、その信号の一部は基板配線部容量９６を介して、信号線＃１ｂに漏れる。また、信号線＃３ａに信号が流れると、その信号の一部はワイヤ部容量９８を介して、信号線＃１ａに漏れる。
【００５１】
しかし、信号線ペア＃１は差動信号を伝送しているので、基板配線部容量９６を介して信号線＃１ｂに漏れた信号線＃３ａの信号の一部と、ワイヤ部容量９８を介して信号線＃１ａに漏れた信号線＃３ａの信号の一部との差が、信号線ペア＃１の信号に重ね合わされる。
もし、基板配線部容量９６とワイヤ部容量９８とが等しければ、基板配線部容量９６を介して信号線＃１ｂに漏れた信号線＃３ａの信号の一部と、ワイヤ部容量９８を介して信号線＃１ｂに漏れた信号線＃３ａの信号の一部とが等しくなる。これにより、信号線ペア＃１の信号には、信号線＃３ａからのクロストークの影響が表れない。
なお、基板配線部容量９６のワイヤ部容量９８に対する比が、０．５以上かつ２以下であれば、少なくともクロストークを１／３以下に低減できる。
【００５２】
以上説明したように、信号線が交差して配置されている信号線ペアの信号には、隣接する信号線からの静電的結合による影響を表れにくくすることができる。
【００５３】
一方、信号線ペア＃２に対する信号線ペア＃１の影響を考える。信号線ペア＃２の信号線＃２ｂと、信号線ペア＃１の基板配線部信号線＃１ａＲおよびワイヤ部信号線＃１ｂＬとの関係を考えればよい。これらの信号線の間の容量については前述した。
信号線ペア＃１に信号が流れると、信号線＃２ｂには、基板配線部容量９５を介して、信号線＃１ａの信号の一部が漏れる。同様に、信号線ペア＃１に信号が流れると、信号線＃２ｂには、ワイヤ部容量９７を介して、信号線＃１ｂの信号の一部が漏れる。
【００５４】
しかし、信号線＃１ａと＃１ｂとには差動信号が伝送されている。したがって、基板配線部容量９５を介して信号線＃２ｂに漏れる信号線＃１ａの信号とワイヤ部容量９７を介して信号線＃２ｂに漏れる信号線＃１ｂの信号とは、反対の符号になる。これにより、これらの信号は互いに打ち消すようになる。
もし、基板配線部容量９５とワイヤ部容量９７とが等しければ、基板配線部容量９５を介して信号線＃２ｂに漏れる信号線＃１ａの信号と、ワイヤ部容量９７を介して信号線＃２ｂに漏れる信号線＃１ｂの信号とが反対の符号で絶対値が等しくなる。これにより、信号線＃２ｂの信号には、信号線ペア＃１からのクロストークの影響が表れない。
なお、基板配線部容量９５のワイヤ部容量９７に対する比が、０．５以上かつ２以下であれば、少なくともクロストークを１／３以下に低減できる。
【００５５】
同様に、信号線ペア＃３に対する信号線ペア＃１の影響を考える。信号線ペア＃３の信号線＃３ａと、信号線ペア＃１の基板配線部信号線＃１ｂＲおよびワイヤ部信号線＃１ａＬとの関係を考えればよい。これらの信号線の間の容量については前述した。
信号線ペア＃１に信号が流れると、信号線＃３ａには、基板配線部容量９６を介して、信号線＃１ｂの信号の一部が漏れる。同様に、信号線ペア＃１に信号が流れると、信号線＃３ａには、ワイヤ部容量９８を介して、信号線＃１ａの信号の一部が漏れる。
【００５６】
しかし、信号線＃１ａと＃１ｂとには差動信号が伝送されている。したがって、基板配線部容量９６を介して信号線＃３ａに漏れる信号線＃１ｂの信号とワイヤ部容量９８を介して信号線＃３ａに漏れる信号線＃１ａの信号とは、反対の符号になる。これにより、これらの信号は互いに打ち消すようになる。
もし、基板配線部容量９６とワイヤ部容量９８とが等しければ、基板配線部容量９６を介して信号線＃３ａに漏れる信号線＃１ｂの信号の一部と、ワイヤ部容量９８を介して信号線＃３ａに漏れる信号線＃１ａの信号の一部とが等しくなる。これにより、信号線＃３ａの信号には、信号線ペア＃１からのクロストークの影響が表れない。
しかし、基板配線部容量９６のワイヤ部容量９８に対する比が、０．５以上かつ２以下であれば、少なくともクロストークを１／３以下に低減できる。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態では、信号線が交差して配置された信号線ペア＃１と、その両隣に信号線が交差しない信号線ペア＃２と＃３とが設けられていることにより、信号線ペア＃１〜＃３の相互の静電的結合により漏洩する信号による信号劣化（クロストーク）を低減できている。
すなわち、静電的結合によるクロストークの低減においても、信号線が交差して配置された信号線ペアと信号線が交差しない信号線ペアとを交互に配置することが好ましい。
【００５８】
図５は、基板配線部容量９５とワイヤ部容量９７と、または基板配線部容量９６とワイヤ部容量９８とをそれぞれほぼ等しくなるように設計する手法を説明する図である。
ステップＳ１０１において、差動信号のインピーダンス特性などから基板配線４０の配線ルールを決定する。
次いで、ステップＳ１０２において、基板配線４０およびワイヤ６０のそれぞれの配置（レイアウト）を設定する。
【００５９】
そして、ステップＳ１０３において、基板配線４０およびワイヤ６０の長さを算出する。次いで、ステップＳ１０４において、基板配線部容量９５とワイヤ部容量９７（または、基板配線部容量９６とワイヤ部容量９８）を算出する。
その後、ステップＳ１０５において、基板配線部容量９５とワイヤ部容量９７（または、基板配線部容量９６とワイヤ部容量９８）とを比較する。そして、基板配線部容量９５とワイヤ部容量９７（または、基板配線部容量９６とワイヤ部容量９８）の差が、予め定められた値δ以下であれば、設計を終了する。一方、基板配線部容量９５とワイヤ部容量９７（または、基板配線部容量９６とワイヤ部容量９８）の差が、予め定められた値δ以上であれば、ステップＳ１０６において、基板配線４０およびワイヤ６０のそれぞれの配置を再設定する。再び、ステップＳ１０３に戻って、基板配線４０およびワイヤ６０の長さを算出する。
そして、ステップＳ１０５において、基板配線部容量９５とワイヤ部容量９７（または、基板配線部容量９６とワイヤ部容量９８）の差が、予め定められた値δ以下となるまで、ステップＳ１０３からＳ１０６を繰り返す。
【００６０】
再設定では、例えば、基板配線部容量９５がワイヤ部容量９７より小さいときは、基板配線４１ａまたは基板配線４２ｂの線幅を太くして、信号線ペア＃１と信号線ペア＃２との間隔Ｇ１（図４参照）を狭くする。また、基板配線４０を長くしてもよい。そして、ワイヤ６０を短くするため、ボンドパッド５０とチップパッド２１との距離を短くしてもよい。
一方、基板配線部容量９５がワイヤ部容量９７より大きいときは、基板端子３３の近くで基板配線４１ａと基板配線４２ｂとの間隔Ｇ１（図４参照）を広げればよい。基板端子３３の近くでは、ボンドパッド５０の近くと比べて、基板配線４０の密度が低く、基板配線４０の間の距離を広げやすいためである。また、基板配線４０を短くしてもよい。
【００６１】
また、基板配線部容量９６がワイヤ部容量９８より小さいときは、基板配線４１ｂまたは基板配線４３ａの線幅を太くして、基板配線４１ｂと基板配線４３ａとの間隔Ｇ２（図４参照）を短くする。また、基板配線４０を長くしてもよい。そして、ワイヤ６０を短くするため、ボンドパッド５０とチップパッド２１との距離を短くしてもよい。
一方、基板配線部容量９６がワイヤ部容量９８より大きいときは、基板端子３３の近くで基板配線４１ｂと基板配線４３ａとの間隔Ｇ２（図４参照）を広げればよい。また、基板配線４０を短くしてもよい。
【００６２】
次に、実施例を説明するが、その説明の前に信号のクロストーク量について定義する。
図６は、信号のクロストーク量の定義を説明する図である。
差動信号を伝送する２つの信号線ペア＃１と＃２とを考える。そして、信号線ペア＃１のチップパッド側において、信号線ペア＃１に対する、信号線ペア＃２からの信号の漏洩（クロストーク）を考える。
【００６３】
ここで、信号線ペア＃１へは、チップパッド側から振幅ａ１の信号が伝送され、基板端子側から振幅ａ２の信号が伝送されている。そして、信号線ペア＃２へは、チップパッド側から振幅ａ３の信号が伝送され、基板端子側から振幅ａ４の信号が伝送されている。
このとき、信号線ペア＃２のチップパッド側から入力された振幅ａ３の信号の一部が、クロストークにより信号線ペア＃１のチップパッド側に振幅ｂ１で出力されるとすると、ｂ１／ａ３が近端クロストーク量となる。
一方、信号線ペア＃２のチップパッド側から入力された振幅ａ３の信号の一部がクロストークにより、信号線ペア＃１の基板端子側に振幅ｂ２で出力されるとすると、ｂ２／ａ３が遠端クロストーク量となる。
【実施例】
【００６４】
以下では、実施例と２つの比較例を説明する。
（実施例）
実施例は、図２に示した構成の半導体パッケージ１０である。３つの信号線ペアにより近端クロストーク量と遠端クロストーク量を評価した。チップパッド２１のピッチは、一般に４０μｍ〜１００μｍであるが、本実施例では６０μｍとした。ボンドパッド５０のピッチは、一般に６０μｍ〜２００μｍであるが、本実施例では１１０μｍピッチとした。６つのボンドパッド５０の内、１つのボンドパッド５１ｂが基板端子側にずれて配置されている。そして、信号線ペア＃１の信号線＃１ａと＃１ｂとは、交差している。３つの信号線ペアの幅は、５つの１１０μｍのピッチと、ずれたボンドパッド５１ｂのための１１０μｍとを加えた６６０μｍとした。
ボンドパッド５０とチップパッド２１とを接続するワイヤ６０の長さは、一般に２ｍｍ〜５ｍｍである。ここでは、６つのボンドパッド５０の内、ボンドパッド５１ｂを除く５つのボンドパッド５０とチップパッド２１とを接続するワイヤ６０の長さは、２．３ｍｍとした。そして、ボンドパッド５１ｂとチップパッド２１とを接続するワイヤ６０の長さは２．８ｍｍとした。【００６５】
なお、この実施例では、信号線ペア＃１において、領域９１の領域９２に対する面積の比は、ほぼ２．０であった。また、信号線ペア＃１と信号線ペア＃２において、基板配線部容量９５のワイヤ部容量９７に対する比は、ほぼ１．０であった。そして、信号線ペア＃１と信号線ペア＃３において、基板配線部容量９６のワイヤ部容量９８に対する比も、ほぼ１．０であった。【００６６】
（比較例１）
ここで、比較例１を説明する。
図７は、比較例１の半導体パッケージ１０の部分拡大平面図である。実施例と異なり、６つのボンドパッド５０は、並んで配置されている。そして、信号線ペア＃１〜＃３のいずれの信号線も交差することなく配置されている。
チップパッド２１のピッチは、実施例と同じく６０μｍとした。ボンドパッド５０のピッチも、実施例と同じく１１０μｍピッチとした。したがって、３つの信号線ペアの幅は６６０μｍである。３つの信号線ペアの幅は実施例と同じである。また、ワイヤ６０の長さは２．３ｍｍとした。【００６７】
（比較例２）
次に比較例２を説明する。
図８は、比較例２の半導体パッケージ１０の部分拡大平面図である。実施例と異なり、３つの信号線ペアの間に、接地プレート３４に接続されたシールド線７２が設けられている。そして、いずれの信号線も交差することなく配置されている。
チップパッド２１のピッチは、実施例と同じく６０μｍとした。ボンドパッド５０のピッチは、実施例と同じく１１０μｍピッチとした。そして、シールド線７２の部分の幅は８０μｍとした。したがって、３つの信号線ペアの幅は９００μｍとなった。シールド線７２を設けたために、３つの信号線ペアの幅は、実施例の場合の約１．４倍になっている。なお、ワイヤ６０の長さは２．３ｍｍとした。【００６８】
図９は、実施例、比較例１および比較例２の近端クロストーク量および遠端クロストーク量を示す図である。
遠端クロストーク量は、信号周波数１．５ＧＨｚにおいて、実施例、比較例１および比較例２のいずれも−５０ｄＢ以下と十分小さい。一方、近端クロストーク量は、同じく信号周波数１．５ＧＨｚにおいて、実施例で−４３ｄＢ、比較例１で−３２ｄＢ、比較例２で−４１ｄＢである。【００６９】
比較例１では、信号周波数１．５ＧＨｚにおいて近端クロストーク量は、−３０ｄＢ以下である。しかし、１．５ＧＨｚを越えた高周波領域では大きくなり、信号周波数２ＧＨｚ以上では−３０ｄＢ以上となる。したがって、比較例１は、信号周波数１ＧＨｚ〜３ＧＨｚにおいて、クロストーク量−３０ｄＢ以下とならない。
一方、実施例の近端クロストーク量は、シールド線７２を設けた比較例２と同程度で、信号周波数１．５ＧＨｚにおいて−４０ｄＢ以下である。そして、実施例および比較例２は、信号周波数３ＧＨｚまで、−３０ｄＢ以下を維持する。すなわち、実施例および比較例２は、信号周波数１ＧＨｚ〜３ＧＨｚにおいて、クロストーク量−３０ｄＢ以下となっている。【００７０】
以上説明したように、実施例の半導体パッケージ１０は、シールド線７２を設けたものと同程度のクロストーク量を、シールド線を設けないで実現できる効果がある。これにより、実施例の半導体パッケージ１０は、回路基板３０の配線密度を下げることなく、信号の劣化が低減できる。【００７１】
また、本実施の形態において、１例として示した半導体パッケージ１０は、蓋を用いて封止してもよい。また、半導体チップ２０、ワイヤ６０および基板配線４０などを、樹脂で封止してもよい。なお、ワイヤ６０が交差していると樹脂の流れによって接触が生じやすいが、本実施の形態では、ワイヤ６０は互いに交差していないので、ワイヤ６０相互の接触が生じにくいという効果を有する。【００７２】
本実施の形態では、回路基板３０の一例としてＢＧＡパッケージ基板を示したが、回路基板３０は、ＰＧＡ（Pin Grid Array）パッケージ基板、ＣＳＰ（Chip Size Package）基板などであってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０…半導体パッケージ、２０…半導体チップ、２１…チップパッド、３０…回路基板、４０…基板配線、５０…ボンドパッド、６０…ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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