(57)【要約】      （修正有）【課題】高周波素子搭載パッケージ基板上の蓋を接着する接着材通気口のパッケージ内信号トレースインピーダンスへの影響を低減するための方法及びシステムを提供する。【解決手段】半導体パッケージ内空気を種々リフロー処理の間、外部に逃がす通気口の孔７６２を蓋接着材７６０に形成する場合、通気口７６２下に信号トレース７１２を配置しないようにする方法や、通気口７６２と信号トレース７１２との間に導電面７７０を形成することにより信号トレースのインピーダンスを実質的に一定に保つ。尚、導電面７７０は電源面または接地面とする。【選択図】図５Ｃ
2006310859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された通気口の孔と、
信号トレースのセットであり、該信号トレースのセットにおけるどの前記信号トレースも前記通気口の下の領域にない信号トレースのセットと、
を備えた半導体パッケージ。
【請求項２】
どの前記信号トレースも許容領域内に位置されていない請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記許容領域は、前記領域に近接する第１の解像度領域と、前記領域に近接する第２の解像度領域とを含む請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記第１の解像度領域及び前記第２の解像度領域は、１００−２００ミクロンである請求項３に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
接着剤をさらに備え、前記接着剤は前記基板上にあり、前記通気口の孔は前記接着剤中に形成される請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
前記接着剤は、蓋を前記基板に結合するよう機能し、前記通気口の孔は前記蓋と前記基板との間に形成される請求項５に記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
前記通気口の孔は、前記接着剤をスクリーン印刷するか前記接着剤を供給することにより形成される請求項６に記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
導電面をさらに備え、前記導電面は前記通気口の下にある請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項９】
前記導電面は電源面または接地面である請求項８に記載の半導体パッケージ。
【請求項１０】
基板と、
前記基板上に形成された通気口の孔と、
信号トレースのセットであり、該信号トレースのセットにおける少なくとも１つの信号トレースが前記通気口の下にある信号トレースのセットと、
前記通気口の下かつ前記信号トレースのセットの少なくとも１つと前記通気口との間にある導電面と、
を備えた半導体パッケージ。
【請求項１１】
前記基板は層のセットを備え、前記信号トレースのセットの少なくとも１つは、前記導電面の直下に形成された前記層のセットの第１の層の中にある請求項１０に記載の半導体パッケージ。
【請求項１２】
接着剤をさらに備え、前記接着剤は前記基板上にあり、前記通気口の孔は前記接着剤中に形成されている請求項１１に記載の半導体パッケージ。
【請求項１３】
前記接着剤は、蓋を前記基板に結合するよう機能し、前記通気口の孔は前記蓋と前記基板との間に形成される請求項１２に記載の半導体パッケージ。
【請求項１４】
基板を形成することと、
前記基板上に通気口の孔を形成することと、
信号トレースのセットを、前記信号トレースのセットにおけるどの前記信号トレースも前記通気口の孔の下の領域にないよう形成することと、
を含む半導体パッケージのための方法。
【請求項１５】
どの前記信号トレースも許容領域内に形成されない請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記許容領域は、前記領域に近接する第１の解像度領域と、前記領域に近接する第２の解像度領域とを含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の解像度領域及び前記第２の解像度領域は、１００−２００ミクロンである請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
接着剤を前記基板上に付けることをさらに含み、前記通気口の孔は前記接着剤中に形成される請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記接着剤は、蓋を前記基板に結合するよう機能し、前記通気口の孔は前記蓋と前記基板との間に形成される請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記通気口の下に導電面を形成することをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
基板を形成することと、
前記基板上に通気口の孔を形成することと、
信号トレースのセットを形成することであり、前記信号トレースのセットにおける少なくとも１つの前記信号トレースが前記通気口の下に形成されることと、
導電面を形成することであり、前記導電面が前記通気口の下かつ前記信号トレースのセットの少なくとも１つと前記通気口との間に形成されることと、
を含む半導体パッケージのための方法。
【請求項２２】
前記基板は層のセットを備え、前記信号トレースのセットの少なくとも１つは、前記導電面の直下に形成された前記層のセットの第１の層の中にある請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
接着剤を前記基板上に付けることをさらに含み、前記通気口の孔は前記接着剤中に形成される請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記接着剤は、蓋を前記基板に結合するよう機能し、前記通気口の孔は前記蓋と前記基板との間に形成される請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体装置における放熱に関し、特に、半導体パッケージにおいて放熱し、半導体パッケージにおける信号トレースのインピーダンスへの影響を削減するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ時代の到来とともに、電子システムが現代の生活の必需品になってきている。この科学技術の広がりに伴う本質的な部分は、これらの電子システムのより多くの機能性に対してますます大きな推進力になっている。増加した機能性へのこの追及の縮図は、様々な半導体装置のサイズと容量である。初代Ａｐｐｌｅ・Ｉの８ビットマイクロプロセッサから、初代ＩＢＭ・ＰＣ・ＡＴの１６ビットプロセッサを経て今日に至るまで、半導体のサイズが着実に縮小してきた一方で、これら半導体の処理能力は向上してきている。実際に、ムーアの法則は、シリコンの所定サイズの一片上のトランジスタの数は、１８ヶ月ごとに２倍になるであろうと唱えている。
【０００３】
半導体が、高性能なコンピューティングアーキテクチャで利用されるこれらの複雑なシステムに進化するにしたがい、ほとんど全世界的に、これらの半導体装置が動作する周波数は高くなってきている。周波数が高くなるのに応じて、これらの半導体のための所要電力も増加してきている。実際に、半導体装置が動作するクロック周波数が高くなると、半導体装置の電力消費は大きくなる（他の状況はすべて等しい）。
【０００４】
しかしながら、現代の半導体装置の高い周波数と電力消費は、熱という他の問題を起こしている。これらの半導体装置の高い動作周波数と電力消費は大量の熱を生じる。この熱は、半導体装置に動作の効率の低下をもたらす可能性があり、あるいは極端な場合には、半導体装置または半導体装置に近接したシステムの部品の故障を引き起こす可能性がある。一般的に、これを改善するために、ある形式の機械的な冷却手段が半導体パッケージに取り付けられている。機械的な冷却手段の１つのタイプは、「ヒートスプレッダ」すなわち「蓋」として知られる金属板であり、それは半導体パッケージに取り付けられる。この蓋は、一体型であることができ、あるいは補強環と蓋板のような複数の部品からなることができる。
【０００５】
図１を簡単に見ると、熱スプレッダーすなわち蓋を有する半導体パッケージ１００の１つの例が図示されている。マイクロプロセッサのような、集積回路すなわち半導体装置を収容しているダイ１１０は、パッケージ基板１２０に結合されている。接着剤１４０，１５０は、蓋１６０を基板１２０に結合する。蓋１６０は、ダイ１００により生じた熱を放散するのに役立つことができる。図示された実施形態において、蓋１６０は、銅や銅合金のような高熱伝導性の金属により作られた一体型の蓋である。ダイ１１０と基板１２０は通常異なる材料から成るが、接着剤１４０と接着剤１５０は、結合する各部品の間でより良い熱放散を実現するために専ら設計することができる。このため、接着剤１４０と接着剤１５０は、異なるタイプにすることができ、ダイ１１０を蓋１６０に固定するのに用いられる接着剤１４０は、ダイ１１０と蓋１６０との間でより良い熱伝導性を提供するよう設計され、基板１２０を蓋１６０に固定するのに用いられる接着剤１５０は、基板１２０と蓋１６０との間でより良い熱伝導性を提供するよう設計される。
【０００６】
一般的に、ダイ１１０をパッケージ化するパッケージ基板１２０は、（エポキシ樹脂のような）有機材料で作られる。パッケージ基板１２０は、より粗いコア基板の両側に細線積層を有することでより高い配線能力を可能にする積層技術を用いて製造することができる。しかしながら、高速信号トレースのために、これらの信号トレースのインピーダンスを、これら信号トレースが通る基板１２０の領域にわたって実質的に一定に保つことが望ましい。しかしながら、接着剤１５０は、接着剤が存在しないパッケージ基板１２０の領域内のこれら信号トレースのインピーダンスと比べて、接着剤１５０が存在するパッケージ基板１２０の領域を介して通る信号トレースのインピーダンスを変える可能性がある。
【０００７】
この問題は、図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃで表された半導体装置の実施形態の描写に関してより明らかに示すことができる。図２Ａは、半導体パッケージ２００の上面図を示す。なお、蓋が半導体パッケージ２００の上に存在するが、蓋は説明上の目的のために図２Ａには図示されていない。信号トレース２１２は、パッケージ基板２２０またはパッケージ基板２２０上のはんだレジスト内に存在し、ダイ２１０を技術的に知られている様々な信号または電源と結合するのに役立つ。信号トレース２１２は、ダイ２１０からＢＧＡボールのような結合素子へ進む。その結果、信号トレース２１２は２つの別個の領域２４０、２５０を介して進む。領域２４０には、蓋（不図示）をパッケージ基板２２０に結合するための接着剤２６０が存在し、領域２５０には、接着剤２６０は存在しない。
【０００８】
これら２つの領域２４０，２５０の部分断面図が、図２Ｂ及び２Ｃでより詳細に示されている。図２Ｂは、領域２５０内の半導体パッケージ２２０の断面図を図示し、図２Ｃは、領域２４０内の半導体パッケージ２２０の断面図を図示する。一般的に、信号トレース２１２ははんだレジスト内のパッケージ基板２２０上に存在する。領域２４０には、接着剤２６０が存在し、蓋２７０をパッケージ基板２２０に結合するのに役立つ。接着剤２６０は高誘電率を有することができるので、領域２４０及び２５０の信号トレースのインピーダンスは、実質的に異なることができる。領域２４０及び２５０の信号トレース２１２の異なるインピーダンスは、信号トレース２１２上を伝わる信号の完全性の低下の結果となる。一般的に、この問題を改善するために、領域２４０及び２５０の両方にわたって信号トレース２１２のインピーダンスを実質的に一定に保つよう、半導体パッケージ内のトレースのデザイン（例えば、信号トレース２１２の幅とトレース２１２の間の間隔等）を最適化することができる。
【０００９】
しかしながら、半導体パッケージ上で蓋を利用することは、さらに他の問題が存在する可能性がある。つまり、通常では、半導体パッケージにボールグリッドアレー（ＢＧＡ）のボールを取り付けるためのようなリフロープロセスを行う時、あるいは半導体パッケージを有するプリント回路基板の組立ての間に、膨張した空気が通気口を介して逃げられるように、蓋構造中に通気口を作る必要がある。
【００１０】
このタイプの通気口は、様々な異なる方法で作ることができる。１つのやり方に、半導体パッケージの蓋構造に孔をあけることがある。この解決策は、蓋の厚さが半導体の速さと電力消費に対して大きくなる傾向があるので、問題となる可能性がある。半導体パッケージに通気口を形成する他のやり方は、蓋構造を半導体パッケージに取り付けるのに用いられる接着剤中に通気口を形成することである。しかしながら、この解決策は、図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃに関して上述したものと同様の問題が存在する可能性がある。言い換えれば、通気口は、接着剤の周りではなく通気口の下方の信号トレースのインピーダンスに影響を及ぼす可能性があり、それにより通気口の孔が形成されるであろう接着剤により覆われる半導体パッケージの領域で用いるのに適した信号トレースを設計することを過度に困難にする。
【００１１】
したがって、パッケージ基板上の接着剤、通気口の孔、及び他の形状特徴による半導体パッケージ内の信号トレースのインピーダンスへの影響が実質的に削減される半導体パッケージデザインの必要性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
半導体パッケージの構造のためのシステム及び方法が提供される。これらの半導体パッケージにおいて、パッケージ基板上の形状特徴が有する半導体パッケージ内の信号トレースのインピーダンスへの影響が実質的に低減される。これらのシステム及び方法は、これらの形状特徴の下にある半導体パッケージのパッケージ基板内の信号トレースのインピーダンスに与えるこれらの形状特徴の影響をさらに最小限にすると同時に、１つの形状特徴または複数の形状特徴が半導体パッケージ上の実質的にどこにでも配置されることを可能にすることができる。特に、これらのシステムと方法は、通気口を有する半導体パッケージにおいて有用であることができ、それにより半導体パッケージにおける１つの通気口または複数の通気口の配置が通気口の下の信号トレースに影響を及ぼさない。一実施形態において、その領域の残り部分における信号トレースに適用できるデザインルールは、通気口の下に存在しているどの信号トレースにも適用されることができる。
【００１３】
一実施形態において、通気口の孔が、蓋を半導体パッケージに結合するのに用いられる接着剤中に形成される。半導体パッケージ中のどの信号トレースもこの通気口の孔の下に通されない。
【００１４】
他の実施形態において、導電面は通気口の孔の下に通される。
【００１５】
さらに他の実施形態において、いくつかの信号トレースは、導電面の下の通気口の下に通される。
【００１６】
本発明の実施形態は、半導体パッケージ中の通気口の孔が有する半導体パッケージ内の信号トレースのインピーダンスへの影響が軽減あるいは実質的に低減するという技術的な利益を提供する。したがって、実質的に同等のインピーダンスを全体にわたって維持する信号トレースを設計または実施することが著しく容易になる。
【００１７】
これらの、そして他の本発明の観点は、以下の説明及び添付の図面とともに考慮することにより、より認識でき理解できる。以下の説明では、本発明の様々な実施形態とその多くの具体的な詳細を示しているが、例として与えられており限定はしない。多くの代替、変形、付加、または再配置が本発明の範囲内でなされることができ、本発明はそのような全ての代替、変形、付加、または再配置を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本明細書に添付されその一部を成す図面は、本発明のある観点を図示するために含まれている。本発明の、及び本発明が提供されるシステムの構成要素と作用のより明瞭な効果は、図面に示される典型的な、それゆえ限定されない実施形態を参照することにより、より容易に明らかになるであろう。図面では、同一の参照符号は同じ構成要素を示す。なお、図面中で示された形状特徴は必ずしも縮尺に従って描かれる必要はない。
【００１９】
本発明とその様々な特徴及び利点が、添付の図面に示され以下の説明で詳しく述べられる限定されない実施形態を参照してより十分に説明される。よく知られた出発材料の説明、加工技術、構成要素及び装置は、本発明を細部にわたって不必要に不明瞭にしないために省略される。しかしながら熟練した技術者は、詳細な説明と具体例は、本発明の好ましい実施形態を開示するが、限定としてではなく例としてのみ提供されることを理解するはずである。基礎をなす発明概念の範囲内の様々な代替、変形、追加または再配置が、当業者にはこの開示を読んだ後に明らかになるであろう。
【００２０】
これから、添付の図面に示される例である本発明の典型的な実施形態に対して、詳細に参照がなされる。可能な限り、同じまたは類似の部分（構成要素）を参照するために、図面を通じて同じ符合が用いられるであろう。
【００２１】
上述したように、半導体パッケージにおける通気口の形成は、半導体パッケージの設計者にとって問題になる可能性がある。半導体パッケージにおける通気口の一実施形態が図３に示されている。通気口の孔３１０は、半導体パッケージ３００の蓋３２０に開けられることができる。したがって、蓋３２０が半導体パッケージ３００に装着された後、任意のリフロー処理の間、膨張した空気は通気口の孔３１０から逃げることができる。しかしながら、電力消費と半導体の周波数が大きくなるにつれて、利用される放熱機構は、より良い熱放散を達成しなければならない。その結果として、多くの半導体パッケージでは、利用される蓋の厚さが、より良い熱放散を達成するために横方向に大きくなっている。半導体パッケージと共に利用される蓋の厚さが大きくなるにつれて、これらの蓋に通気口の孔を作ることが、ますますより難しくなる。
【００２２】
しかしながら、半導体パッケージに通気口の孔を作る他の方法がある。図４は、半導体パッケージ４００のパッケージ基板４２０上の接着剤中に形成された通気口の孔の一実施形態の部分断面図を図示する。半導体パッケージ４００は、接着剤４６０によりパッケージ基板４２０に結合された蓋（不図示）を有する。通気口の孔４６２は、接着剤４６０中に形成されている。接着剤４６０は、フィルムタイプの接着剤または液体タイプの接着剤とすることができる。接着剤４６０がフィルムタイプの接着剤である場合、通気口の孔４６２は、接着剤４６０がパッケージ基板４２０上に付けられる前に接着剤４６０中に開けられることができる。接着剤４６０が液体タイプの接着剤である場合、通気口の孔４６２が形成されるように、パッケージ基板４２０上にスクリーン印刷または供給されることができる。したがって、半導体パッケージ４００を含むリフロー処理の間、空気が通気口の孔４６２から逃げることができる。
【００２３】
しかしながら、以上のように、接着剤４６０中に通気口の孔４６２を形成することは、上述したものと同じ問題を生じる。通気口の孔が信号トレース４１２の上に配置されると、通気口の孔がその上に形成される信号トレース４１２のインピーダンスは、接着剤４６０がその上にあるそれらの信号トレース４１２とは異なるインピーダンスを有するであろう。その結果、信号トレース４１２のインピーダンスがそれらの全長にわたって実質的に一定になるように、通気口の孔４６２に対処するよう、半導体パッケージ４００中の信号トレース４１２を設計する必要があるであろう（例えば、信号トレース４１２の幅とトレース４１２間の間隔）。
【００２４】
しかしながら、通気口の孔４６２の形成プロセスの解像度または許容範囲は、信号トレース４１２と比べて非常に大きい可能性があり、１ミリメートル以上のオーダーである可能性がある。したがって、形成プロセスの前に通気口の孔４６２の正確なサイズを決められないため、通気口の孔４６２を補償することができる半導体パッケージ、または信号トレースのデザインを作り出すことが非常に難しくなる可能性がある。
【００２５】
ここで、半導体パッケージの構造のためのシステム及び方法に注意を向ける。ここでは、パッケージ基板上のフィーチャが有し半導体パッケージ内の信号トレースのインピーダンスに与える影響が、実質的に低減される。これらのシステム及び方法は、これらのフィーチャの下にある半導体パッケージのパッケージ基板内の信号トレースのインピーダンスに与えるこれらのフィーチャの影響を、さらに最小限にすると同時に、１つのフィーチャまたは複数のフィーチャが半導体パッケージ上のどこにでも配置されることを可能にすることができる。特に、これらのシステムと方法は、通気口を有する半導体パッケージにおいて有用であることができ、それにより半導体パッケージにおける１つの通気口または複数の通気口の配置が通気口の下の信号トレースに影響を及ぼさない。したがって、その領域の残り部分における信号トレースに適用できるデザインルールは、通気口の下に存在しているどの信号トレースにも適用されることができる。
【００２６】
図５Ａ−５Ｃを見ると、本発明の実施形態にしたがって設計された半導体パッケージの部分断面図が図示されている。図５Ａは、半導体パッケージ５００のパッケージ基板５２０上の接着剤５６０中に形成された通気口の孔５６２の一実施形態を図示しており、ここではパッケージ内の信号トレースは通気口の下に通されない。半導体パッケージ５００は、接着剤５６０によりパッケージ基板５２０に結合される蓋５１０を有する。通気口の孔５６２は、接着剤５６０中に形成される。接着剤５６０は、前述したように、フィルムタイプの接着剤、液体タイプの接着剤、または他の任意のタイプの接着剤であることができる。したがって、空気は、半導体パッケージ５００を含むリフロープロセスの間、通気口５６２から逃げることができる。
【００２７】
信号トレース５１２のセットが、パッケージ基板５２０上にまたはパッケージ基板５２０を介して通される。しかしながら、どの信号トレース５１２も、通気口５６２の直下のパッケージ基板５２０の領域５１４に位置されない。特定の一実施形態において、接着剤５６０中に通気口５６２を形成することができるプロセスの大まかな解像度のため、パッケージ５００は、どの信号トレース５１２も許容領域内に位置しないように設計されることができる。この許容範囲は、通気口の孔５６２を形成できる見込まれる範囲、典型的には１００−２００ミクロンを考慮することができる。したがって、許容領域は、通気口の孔５６２の位置の下の領域５１４と、領域５１４に近接した２つの解像度領域５１７，５１８を取り囲むことができる。これら解像度領域５１７，５１８はそれぞれ、おおよそ通気口の孔５６２を形成できる形成プロセスの見込まれる範囲または解像度のサイズとすることができる。どの信号トレース５１２もこの許容領域内に通されないようにパッケージ５００を設計することにより、通気口の孔５６２の形成プロセスの許容範囲は、信号トレース５１２が通気口の孔５６２の下に位置されないように考慮されることができる。図に示すように、信号トレース５１２が通気口の孔５６２の下に通されないと、通気口の孔５６２は信号トレース５１２のインピーダンスに影響を及ぼさない。したがって、信号トレース５１２のデザインは、通気口の孔５６２に対処するよう変更される必要はない。
【００２８】
信号トレースのデザインが、通気口の孔に対処するよう変更される必要がないことを確実にする他の方法は、半導体パッケージの配電網とともに用いることが意図されている導電面（例えば、電源または接地面）用の通気口の孔の下のパッケージ基板の部分を利用することである。図５Ｂは、半導体パッケージ６００のパッケージ基板６２０上の接着剤６６０中に形成される通気口の孔６６２の一実施形態を図示しており、ここではパッケージ内の信号トレース（図５Ｂの部分断面図には描かれていない）は、通気口の直下に通されていない。その代わりに、導電面が通気口の孔の下に通されている。半導体パッケージ６００は、接着剤６６０によりパッケージ基板６２０に結合される蓋６１０を有している。通気口の孔６６２は、接着剤６６０中に形成される。接着剤６６０は、前述したように、フィルムタイプの接着剤、液体タイプの接着剤、または他の任意のタイプの接着剤であることができる。したがって、空気は、半導体パッケージ６００を含むリフロープロセスの間、通気口の孔６６２から逃げることができる。
【００２９】
信号トレース（不図示）は、パッケージ基板６２０上にまたはパッケージ基板６２０を介して通される。しかしながら、どの信号トレースも、通気口の孔６６２の下に位置されない。その代わりに、パッケージ基板６２０中の導電面６７０が通気口の孔６６２の下に通される。特定の一実施形態では、導電面６７０は、半導体パッケージ６００の配電網とともに利用される堅固な電源または接地面であり、外部の供給源から半導体パッケージ６００内のダイへ、またはこのダイから外部の供給源へ流れる電流中に含まれることができる。導電面６７０が通気口の孔６６２の下に通されるようにパッケージ６００を設計することにより、どの信号トレースも通気口の孔６６２の下に通されない。その結果、通気口の孔６６２は半導体パッケージ６００中の信号トレースのインピーダンスに影響を及ぼさず、半導体パッケージ６００中の信号トレースのデザインは、通気口の孔６６２に対処するよう変更される必要はない。
【００３０】
しかしながら、ある場合には、特定の半導体と共に利用されるべき信号トレースの数は十分に多いので、信号トレースを通すために通気口の孔の下の領域を利用し、結果としてできるパッケージ中のこれらの信号トレースの密集を低減することが望ましい。信号トレースのデザインが通気口の孔に対処するよう変更される必要がないことを確実にするために、半導体パッケージの配電網と共に用いるための導電面は、通気口の孔の下に配置することができる。そして、信号トレースは、通気口の孔がこれら信号トレースのインピーダンスに影響を及ぼすことなく、この導電面の下と通気口の孔の下に通されることができる。
【００３１】
図５Ｃは、半導体パッケージのパッケージ基板上の接着剤中に形成される通気口の孔の一実施形態を図示しており、ここで信号トレースと導電面は通気口の孔の下に通されるとともに、導電面は通気口の孔と信号トレースの間に位置している。半導体パッケージ７００は、接着剤７６０によりパッケージ基板７２０に結合される蓋７１０を有している。通気口の孔７６２は、接着剤７６０中に形成される。接着剤７６０は、前述したように、フィルムタイプの接着剤、液体タイプの接着剤、または他の任意のタイプの接着剤であることができる。したがって、空気は、半導体パッケージ７００を含むリフロープロセスの間、通気口の孔７６２から逃げることができる。
【００３２】
導電面７７０は、通気口の孔７６２の下に通される。信号トレース７１２は、導電面７７０の下のパッケージ基板７２０上にまたはパッケージ基板７２０を介して通される。特定の一実施形態において、信号トレース７１２は、導電面７７０直下のパッケージ基板７２０の層７１４を介して通されることができる。導電面７７０は、半導体パッケージ７００の配電網とともに利用される堅固な電源または接地面であり、外部の供給源から半導体パッケージ７００内のダイへ、またはこのダイから外部の供給源へ流れる電流中に含まれることができる。導電面７７０が信号トレース７１２と通気口の孔７６２との間に通されるようにパッケージ７００を設計することにより、信号トレース７１２が、通気口の孔７６２がこれら信号トレース７１２のインピーダンスに影響を及ぼすことなく、通気口の孔７６２の下に通されることができる。
【００３３】
以上のように、本発明のシステム及び方法を利用することにより、半導体パッケージにおける信号トレースへの通気口の孔の影響は、実質的に低減する。この利益を有する本質的な部分は、さらなる利益をもたらす。つまり、通気口の下の信号トレースのインピーダンスへの影響が本発明のシステム及び方法により低減されるため、通気口の孔は特定の半導体パッケージ内で実際にどこにでも配置されることができる。
【００３４】
図６Ａ−６Ｃは、本発明の実施形態を用いる半導体パッケージにおける通気口の孔の配置の実施形態を示す。図６Ａは、半導体パッケージの実施形態を図示し、ここでは蓋（不図示）を半導体パッケージに取り付けるのに用いられる接着剤８６０の角に通気口の孔８６２が形成されている。図６Ｂは、半導体パッケージの実施形態を図示し、ここでは蓋（不図示）を半導体パッケージに取り付けるのに用いられる接着剤９６２の片側に沿って通気口の孔９６２が形成されている。図６Ｃは、半導体パッケージの実施形態を図示しており、ここでは半導体パッケージの両側で、蓋（不図示）を取り付けるのに用いられる接着剤１０５０，１０６０中に、２つの通気口の孔１０６２，１０６４が形成されている。一実施形態では、通気口１０６２，１０６４の形成に関して接着剤１０５０，１０６０がパッケージ基板上に独立して印刷され、供給され、または形成されることができれば、通気口１０６２，１０６４を接着剤１０５０，１０６０中に別々に形成する必要はない。図６Ａ−６Ｃから想像できるように、ほとんど無限の数と配置の通気口の孔を、本発明の実施形態を用いる半導体パッケージで利用することができる。
【００３５】
当業者には、この開示を読んだ後に、従来の製造プロセスが本発明で開示された構造と半導体パッケージを達成するために利用されることができることが明らかになるであろう。本発明のシステム及び方法に関して述べられた構造を形成するために、マスク、フォトマスク、Ｘ線マスク、メカニカルマスク、酸化マスク、リソグラフィ等を含む。また、半導体パッケージの基板上のフィーチャが有する信号トレースのインピーダンスへの影響を低減するために開示されたシステム及び方法は、どのようなフィーチャであっても適用されることができることが明らかになるであろう。さらに、示されたシステム及び方法の組合わせ及び実施形態は、どんなタイプのパッケージ、信号トレース、または配電網であっても利用されることができる。また、特定の場合に利用するための本発明の特定の実施形態は、その場合の形状特徴に依存するであろうし、半導体のタイプ、周波数、または電力消費のような要因を含むことができることは明らかであろう。つまり、利用されている接着剤のタイプと量、通気口の孔のサイズ、利用されている蓋のタイプとサイズ、製造プロセス等である。利用される本発明の特定の実施形態は、当業者に明らかになるように、これらの要因の１つ以上を含む経験的分析またはシミュレーションに基づき決定されることができる。
【００３６】
以上の明細書において、本発明は特定の実施形態に関して述べられた。しかしながら、当業者は、様々な変形と変更を特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなくなすことができることを理解する。したがって、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例の意味にあるとみなすべきであり、全てのそのような変形は本発明の範囲内に含まれることを意図されている。
【００３７】
問題に対する利益、他の利点、及び解決策は、特定の実施形態に関して上述された。しかしながら、問題に対する利益、利点、解決策、及び任意の利益、利点、または解決策を生じさせるあるいはより顕著にさせることができる任意の要素は、重要な、所要の、または必須の特徴、あるいはいずれかまたは全ての請求項の要素として解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来技術の蓋を有する半導体パッケージの一実施形態を図示する。
【図２Ａ】従来技術の半導体パッケージの一実施形態を図示する。
【図２Ｂ】図２Ａの半導体パッケージの部分断面図を図示する。
【図２Ｃ】図２Ａの半導体パッケージの部分断面図を図示する。
【図３】蓋と通気口の孔を有する半導体パッケージの一実施形態を図示する。
【図４】半導体パッケージの一実施形態を図示する。
【図５Ａ】半導体パッケージの一実施形態の断面図を図示する。
【図５Ｂ】半導体パッケージの一実施形態の断面図を図示する。
【図５Ｃ】半導体パッケージの一実施形態の断面図を図示する。
【図６Ａ】半導体パッケージにおける通気口の孔の配置の一実施形態を図示する。
【図６Ｂ】半導体パッケージにおける通気口の孔の配置の一実施形態を図示する。
【図６Ｃ】半導体パッケージにおける通気口の孔の配置の一実施形態を図示する。
【図１】
2006310859.tif 000003
【図２Ａ】
2006310859.tif 000004
【図２Ｂ】
2006310859.tif 000005
【図２Ｃ】
2006310859.tif 000006
【図３】
2006310859.tif 000007
【図４】
2006310859.tif 000008
【図５Ａ】
2006310859.tif 000009
【図５Ｂ】
2006310859.tif 000010
【図５Ｃ】
2006310859.tif 000011
【図６Ａ】
2006310859.tif 000012
【図６Ｂ】
2006310859.tif 000013
【図６Ｃ】
2006310859.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月27日(2006.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された通気口の孔と、
信号トレースのセットであり、該信号トレースのセットにおけるどの前記信号トレースも前記通気口の下の領域にない信号トレースのセットと、
を備えた半導体パッケージ。
【請求項２】
どの前記信号トレースも許容領域内に位置されていない請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
基板と、
前記基板上に形成された通気口の孔と、
信号トレースのセットであり、該信号トレースのセットにおける少なくとも１つの信号トレースが前記通気口の下にある信号トレースのセットと、
前記通気口の下かつ前記信号トレースのセットの少なくとも１つと前記通気口との間にある導電面と、
を備えた半導体パッケージ。
【請求項４】
基板を形成することと、
前記基板上に通気口の孔を形成することと、
信号トレースのセットを、前記信号トレースのセットにおけるどの前記信号トレースも前記通気口の孔の下の領域にないよう形成することと、
を含む半導体パッケージのための方法。
【請求項５】
基板を形成することと、
前記基板上に通気口の孔を形成することと、
信号トレースのセットを形成することであり、前記信号トレースのセットにおける少なくとも１つの前記信号トレースが前記通気口の下に形成されることと、
導電面を形成することであり、前記導電面が前記通気口の下かつ前記信号トレースのセットの少なくとも１つと前記通気口との間に形成されることと、
を含む半導体パッケージのための方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体装置における放熱に関し、特に、半導体パッケージにおいて放熱し、半導体パッケージにおける信号トレースのインピーダンスへの影響を削減するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ時代の到来とともに、電子システムが現代の生活の必需品になってきている。この科学技術の広がりに伴う本質的な部分は、これらの電子システムのより多くの機能性に対してますます大きな推進力になっている。増加した機能性へのこの追及の縮図は、様々な半導体装置のサイズと容量である。初代Ａｐｐｌｅ・Ｉの８ビットマイクロプロセッサから、初代ＩＢＭ・ＰＣ・ＡＴの１６ビットプロセッサを経て今日に至るまで、半導体のサイズが着実に縮小してきた一方で、これら半導体の処理能力は向上してきている。実際に、ムーアの法則は、シリコンの所定サイズの一片上のトランジスタの数は、１８ヶ月ごとに２倍になるであろうと唱えている。
【０００３】
半導体が、高性能なコンピューティングアーキテクチャで利用されるこれらの複雑なシステムに進化するにしたがい、ほとんど全世界的に、これらの半導体装置が動作する周波数は高くなってきている。周波数が高くなるのに応じて、これらの半導体のための所要電力も増加してきている。実際に、半導体装置が動作するクロック周波数が高くなると、半導体装置の電力消費は大きくなる（他の状況はすべて等しい）。
【０００４】
しかしながら、現代の半導体装置の高い周波数と電力消費は、熱という他の問題を起こしている。これらの半導体装置の高い動作周波数と電力消費は大量の熱を生じる。この熱は、半導体装置に動作の効率の低下をもたらす可能性があり、あるいは極端な場合には、半導体装置または半導体装置に近接したシステムの部品の故障を引き起こす可能性がある。一般的に、これを改善するために、ある形式の機械的な冷却手段が半導体パッケージに取り付けられている。機械的な冷却手段の１つのタイプは、「ヒートスプレッダ」すなわち「蓋」として知られる金属板であり、それは半導体パッケージに取り付けられる。この蓋は、一体型であることができ、あるいは補強環と蓋板のような複数の部品からなることができる。
【０００５】
図１を簡単に見ると、熱スプレッダーすなわち蓋を有する半導体パッケージ１００の１つの例が図示されている。マイクロプロセッサのような、集積回路すなわち半導体装置を収容しているダイ１１０は、パッケージ基板１２０に結合されている。接着剤１４０，１５０は、蓋１６０を基板１２０に結合する。蓋１６０は、ダイ１００により生じた熱を放散するのに役立つことができる。図示された実施形態において、蓋１６０は、銅や銅合金のような高熱伝導性の金属により作られた一体型の蓋である。ダイ１１０と基板１２０は通常異なる材料から成るが、接着剤１４０と接着剤１５０は、結合する各部品の間でより良い熱放散を実現するために専ら設計することができる。このため、接着剤１４０と接着剤１５０は、異なるタイプにすることができ、ダイ１１０を蓋１６０に固定するのに用いられる接着剤１４０は、ダイ１１０と蓋１６０との間でより良い熱伝導性を提供するよう設計され、基板１２０を蓋１６０に固定するのに用いられる接着剤１５０は、基板１２０と蓋１６０との間でより良い熱伝導性を提供するよう設計される。
【０００６】
一般的に、ダイ１１０をパッケージ化するパッケージ基板１２０は、（エポキシ樹脂のような）有機材料で作られる。パッケージ基板１２０は、より粗いコア基板の両側に細線積層を有することでより高い配線能力を可能にする積層技術を用いて製造することができる。しかしながら、高速信号トレースのために、これらの信号トレースのインピーダンスを、これら信号トレースが通る基板１２０の領域にわたって実質的に一定に保つことが望ましい。しかしながら、接着剤１５０は、接着剤が存在しないパッケージ基板１２０の領域内のこれら信号トレースのインピーダンスと比べて、接着剤１５０が存在するパッケージ基板１２０の領域を介して通る信号トレースのインピーダンスを変える可能性がある。
【０００７】
この問題は、図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃで表された半導体装置の実施形態の描写に関してより明らかに示すことができる。図２Ａは、半導体パッケージ２００の上面図を示す。なお、蓋が半導体パッケージ２００の上に存在するが、蓋は説明上の目的のために図２Ａには図示されていない。信号トレース２１２は、パッケージ基板２２０またはパッケージ基板２２０上のはんだレジスト内に存在し、ダイ２１０を技術的に知られている様々な信号または電源と結合するのに役立つ。信号トレース２１２は、ダイ２１０からＢＧＡボールのような結合素子へ進む。その結果、信号トレース２１２は２つの別個の領域２４０、２５０を介して進む。領域２４０には、蓋（不図示）をパッケージ基板２２０に結合するための接着剤２６０が存在し、領域２５０には、接着剤２６０は存在しない。
【０００８】
これら２つの領域２４０，２５０の部分断面図が、図２Ｂ及び２Ｃでより詳細に示されている。図２Ｂは、領域２５０内の半導体パッケージ２２０の断面図を図示し、図２Ｃは、領域２４０内の半導体パッケージ２２０の断面図を図示する。一般的に、信号トレース２１２ははんだレジスト内のパッケージ基板２２０上に存在する。領域２４０には、接着剤２６０が存在し、蓋２７０をパッケージ基板２２０に結合するのに役立つ。接着剤２６０は高誘電率を有することができるので、領域２４０及び２５０の信号トレースのインピーダンスは、実質的に異なることができる。領域２４０及び２５０の信号トレース２１２の異なるインピーダンスは、信号トレース２１２上を伝わる信号の完全性の低下の結果となる。一般的に、この問題を改善するために、領域２４０及び２５０の両方にわたって信号トレース２１２のインピーダンスを実質的に一定に保つよう、半導体パッケージ内のトレースのデザイン（例えば、信号トレース２１２の幅とトレース２１２の間の間隔等）を最適化することができる。
【０００９】
しかしながら、半導体パッケージ上で蓋を利用することは、さらに他の問題が存在する可能性がある。つまり、通常では、半導体パッケージにボールグリッドアレー（ＢＧＡ）のボールを取り付けるためのようなリフロープロセスを行う時、あるいは半導体パッケージを有するプリント回路基板の組立ての間に、膨張した空気が通気口を介して逃げられるように、蓋構造中に通気口を作る必要がある。
【００１０】
このタイプの通気口は、様々な異なる方法で作ることができる。１つのやり方に、半導体パッケージの蓋構造に孔をあけることがある。この解決策は、蓋の厚さが半導体の速さと電力消費に対して大きくなる傾向があるので、問題となる可能性がある。半導体パッケージに通気口を形成する他のやり方は、蓋構造を半導体パッケージに取り付けるのに用いられる接着剤中に通気口を形成することである。しかしながら、この解決策は、図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃに関して上述したものと同様の問題が存在する可能性がある。言い換えれば、通気口は、接着剤の周りではなく通気口の下方の信号トレースのインピーダンスに影響を及ぼす可能性があり、それにより通気口の孔が形成されるであろう接着剤により覆われる半導体パッケージの領域で用いるのに適した信号トレースを設計することを過度に困難にする。
【００１１】
したがって、パッケージ基板上の接着剤、通気口の孔、及び他の形状特徴による半導体パッケージ内の信号トレースのインピーダンスへの影響が実質的に削減される半導体パッケージデザインの必要性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
半導体パッケージの構造のためのシステム及び方法が提供される。これらの半導体パッケージにおいて、パッケージ基板上の形状特徴が有する半導体パッケージ内の信号トレースのインピーダンスへの影響が実質的に低減される。これらのシステム及び方法は、これらの形状特徴の下にある半導体パッケージのパッケージ基板内の信号トレースのインピーダンスに与えるこれらの形状特徴の影響をさらに最小限にすると同時に、１つの形状特徴または複数の形状特徴が半導体パッケージ上の実質的にどこにでも配置されることを可能にすることができる。特に、これらのシステムと方法は、通気口を有する半導体パッケージにおいて有用であることができ、それにより半導体パッケージにおける１つの通気口または複数の通気口の配置が通気口の下の信号トレースに影響を及ぼさない。一実施形態において、その領域の残り部分における信号トレースに適用できるデザインルールは、通気口の下に存在しているどの信号トレースにも適用されることができる。
【００１３】
一実施形態において、通気口の孔が、蓋を半導体パッケージに結合するのに用いられる接着剤中に形成される。半導体パッケージ中のどの信号トレースもこの通気口の孔の下に通されない。
【００１４】
他の実施形態において、導電面は通気口の孔の下に通される。
【００１５】
さらに他の実施形態において、いくつかの信号トレースは、導電面の下の通気口の下に通される。
【００１６】
本発明の実施形態は、半導体パッケージ中の通気口の孔が有する半導体パッケージ内の信号トレースのインピーダンスへの影響が軽減あるいは実質的に低減するという技術的な利益を提供する。したがって、実質的に同等のインピーダンスを全体にわたって維持する信号トレースを設計または実施することが著しく容易になる。
【００１７】
これらの、そして他の本発明の観点は、以下の説明及び添付の図面とともに考慮することにより、より認識でき理解できる。以下の説明では、本発明の様々な実施形態とその多くの具体的な詳細を示しているが、例として与えられており限定はしない。多くの代替、変形、付加、または再配置が本発明の範囲内でなされることができ、本発明はそのような全ての代替、変形、付加、または再配置を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本明細書に添付されその一部を成す図面は、本発明のある観点を図示するために含まれている。本発明の、及び本発明が提供されるシステムの構成要素と作用のより明瞭な効果は、図面に示される典型的な、それゆえ限定されない実施形態を参照することにより、より容易に明らかになるであろう。図面では、同一の参照符号は同じ構成要素を示す。なお、図面中で示された形状特徴は必ずしも縮尺に従って描かれる必要はない。
【００１９】
本発明とその様々な特徴及び利点が、添付の図面に示され以下の説明で詳しく述べられる限定されない実施形態を参照してより十分に説明される。よく知られた出発材料の説明、加工技術、構成要素及び装置は、本発明を細部にわたって不必要に不明瞭にしないために省略される。しかしながら熟練した技術者は、詳細な説明と具体例は、本発明の好ましい実施形態を開示するが、限定としてではなく例としてのみ提供されることを理解するはずである。基礎をなす発明概念の範囲内の様々な代替、変形、追加または再配置が、当業者にはこの開示を読んだ後に明らかになるであろう。
【００２０】
これから、添付の図面に示される例である本発明の典型的な実施形態に対して、詳細に参照がなされる。可能な限り、同じまたは類似の部分（構成要素）を参照するために、図面を通じて同じ符合が用いられるであろう。
【００２１】
上述したように、半導体パッケージにおける通気口の形成は、半導体パッケージの設計者にとって問題になる可能性がある。半導体パッケージにおける通気口の一実施形態が図３に示されている。通気口の孔３１０は、半導体パッケージ３００の蓋３２０に開けられることができる。したがって、蓋３２０が半導体パッケージ３００に装着された後、任意のリフロー処理の間、膨張した空気は通気口の孔３１０から逃げることができる。しかしながら、電力消費と半導体の周波数が大きくなるにつれて、利用される放熱機構は、より良い熱放散を達成しなければならない。その結果として、多くの半導体パッケージでは、利用される蓋の厚さが、より良い熱放散を達成するために横方向に大きくなっている。半導体パッケージと共に利用される蓋の厚さが大きくなるにつれて、これらの蓋に通気口の孔を作ることが、ますますより難しくなる。
【００２２】
しかしながら、半導体パッケージに通気口の孔を作る他の方法がある。図４は、半導体パッケージ４００のパッケージ基板４２０上の接着剤中に形成された通気口の孔の一実施形態の部分断面図を図示する。半導体パッケージ４００は、接着剤４６０によりパッケージ基板４２０に結合された蓋（不図示）を有する。通気口の孔４６２は、接着剤４６０中に形成されている。接着剤４６０は、フィルムタイプの接着剤または液体タイプの接着剤とすることができる。接着剤４６０がフィルムタイプの接着剤である場合、通気口の孔４６２は、接着剤４６０がパッケージ基板４２０上に付けられる前に接着剤４６０中に開けられることができる。接着剤４６０が液体タイプの接着剤である場合、通気口の孔４６２が形成されるように、パッケージ基板４２０上にスクリーン印刷または供給されることができる。したがって、半導体パッケージ４００を含むリフロー処理の間、空気が通気口の孔４６２から逃げることができる。
【００２３】
しかしながら、以上のように、接着剤４６０中に通気口の孔４６２を形成することは、上述したものと同じ問題を生じる。通気口の孔が信号トレース４１２の上に配置されると、通気口の孔がその上に形成される信号トレース４１２のインピーダンスは、接着剤４６０がその上にあるそれらの信号トレース４１２とは異なるインピーダンスを有するであろう。その結果、信号トレース４１２のインピーダンスがそれらの全長にわたって実質的に一定になるように、通気口の孔４６２に対処するよう、半導体パッケージ４００中の信号トレース４１２を設計する必要があるであろう（例えば、信号トレース４１２の幅とトレース４１２間の間隔）。
【００２４】
しかしながら、通気口の孔４６２の形成プロセスの解像度または許容範囲は、信号トレース４１２と比べて非常に大きい可能性があり、１ミリメートル以上のオーダーである可能性がある。したがって、形成プロセスの前に通気口の孔４６２の正確なサイズを決められないため、通気口の孔４６２を補償することができる半導体パッケージ、または信号トレースのデザインを作り出すことが非常に難しくなる可能性がある。
【００２５】
ここで、半導体パッケージの構造のためのシステム及び方法に注意を向ける。ここでは、パッケージ基板上のフィーチャが有し半導体パッケージ内の信号トレースのインピーダンスに与える影響が、実質的に低減される。これらのシステム及び方法は、これらのフィーチャの下にある半導体パッケージのパッケージ基板内の信号トレースのインピーダンスに与えるこれらのフィーチャの影響を、さらに最小限にすると同時に、１つのフィーチャまたは複数のフィーチャが半導体パッケージ上のどこにでも配置されることを可能にすることができる。特に、これらのシステムと方法は、通気口を有する半導体パッケージにおいて有用であることができ、それにより半導体パッケージにおける１つの通気口または複数の通気口の配置が通気口の下の信号トレースに影響を及ぼさない。したがって、その領域の残り部分における信号トレースに適用できるデザインルールは、通気口の下に存在しているどの信号トレースにも適用されることができる。
【００２６】
図５Ａ−５Ｃを見ると、本発明の実施形態にしたがって設計された半導体パッケージの部分断面図が図示されている。図５Ａは、半導体パッケージ５００のパッケージ基板５２０上の接着剤５６０中に形成された通気口の孔５６２の一実施形態を図示しており、ここではパッケージ内の信号トレースは通気口の下に通されない。半導体パッケージ５００は、接着剤５６０によりパッケージ基板５２０に結合される蓋５１０を有する。通気口の孔５６２は、接着剤５６０中に形成される。接着剤５６０は、前述したように、フィルムタイプの接着剤、液体タイプの接着剤、または他の任意のタイプの接着剤であることができる。したがって、空気は、半導体パッケージ５００を含むリフロープロセスの間、通気口５６２から逃げることができる。
【００２７】
信号トレース５１２のセットが、パッケージ基板５２０上にまたはパッケージ基板５２０を介して通される。しかしながら、どの信号トレース５１２も、通気口５６２の直下のパッケージ基板５２０の領域５１４に位置されない。特定の一実施形態において、接着剤５６０中に通気口５６２を形成することができるプロセスの大まかな解像度のため、パッケージ５００は、どの信号トレース５１２も許容領域内に位置しないように設計されることができる。この許容範囲は、通気口の孔５６２を形成できる見込まれる範囲、典型的には１００−２００ミクロンを考慮することができる。したがって、許容領域は、通気口の孔５６２の位置の下の領域５１４と、領域５１４に近接した２つの解像度領域５１７，５１８を取り囲むことができる。これら解像度領域５１７，５１８はそれぞれ、おおよそ通気口の孔５６２を形成できる形成プロセスの見込まれる範囲または解像度のサイズとすることができる。どの信号トレース５１２もこの許容領域内に通されないようにパッケージ５００を設計することにより、通気口の孔５６２の形成プロセスの許容範囲は、信号トレース５１２が通気口の孔５６２の下に位置されないように考慮されることができる。図に示すように、信号トレース５１２が通気口の孔５６２の下に通されないと、通気口の孔５６２は信号トレース５１２のインピーダンスに影響を及ぼさない。したがって、信号トレース５１２のデザインは、通気口の孔５６２に対処するよう変更される必要はない。
【００２８】
信号トレースのデザインが、通気口の孔に対処するよう変更される必要がないことを確実にする他の方法は、半導体パッケージの配電網とともに用いることが意図されている導電面（例えば、電源または接地面）用の通気口の孔の下のパッケージ基板の部分を利用することである。図５Ｂは、半導体パッケージ６００のパッケージ基板６２０上の接着剤６６０中に形成される通気口の孔６６２の一実施形態を図示しており、ここではパッケージ内の信号トレース（図５Ｂの部分断面図には描かれていない）は、通気口の直下に通されていない。その代わりに、導電面が通気口の孔の下に通されている。半導体パッケージ６００は、接着剤６６０によりパッケージ基板６２０に結合される蓋６１０を有している。通気口の孔６６２は、接着剤６６０中に形成される。接着剤６６０は、前述したように、フィルムタイプの接着剤、液体タイプの接着剤、または他の任意のタイプの接着剤であることができる。したがって、空気は、半導体パッケージ６００を含むリフロープロセスの間、通気口の孔６６２から逃げることができる。
【００２９】
信号トレース（不図示）は、パッケージ基板６２０上にまたはパッケージ基板６２０を介して通される。しかしながら、どの信号トレースも、通気口の孔６６２の下に位置されない。その代わりに、パッケージ基板６２０中の導電面６７０が通気口の孔６６２の下に通される。特定の一実施形態では、導電面６７０は、半導体パッケージ６００の配電網とともに利用される堅固な電源または接地面であり、外部の供給源から半導体パッケージ６００内のダイへ、またはこのダイから外部の供給源へ流れる電流中に含まれることができる。導電面６７０が通気口の孔６６２の下に通されるようにパッケージ６００を設計することにより、どの信号トレースも通気口の孔６６２の下に通されない。その結果、通気口の孔６６２は半導体パッケージ６００中の信号トレースのインピーダンスに影響を及ぼさず、半導体パッケージ６００中の信号トレースのデザインは、通気口の孔６６２に対処するよう変更される必要はない。
【００３０】
しかしながら、ある場合には、特定の半導体と共に利用されるべき信号トレースの数は十分に多いので、信号トレースを通すために通気口の孔の下の領域を利用し、結果としてできるパッケージ中のこれらの信号トレースの密集を低減することが望ましい。信号トレースのデザインが通気口の孔に対処するよう変更される必要がないことを確実にするために、半導体パッケージの配電網と共に用いるための導電面は、通気口の孔の下に配置することができる。そして、信号トレースは、通気口の孔がこれら信号トレースのインピーダンスに影響を及ぼすことなく、この導電面の下と通気口の孔の下に通されることができる。
【００３１】
図５Ｃは、半導体パッケージのパッケージ基板上の接着剤中に形成される通気口の孔の一実施形態を図示しており、ここで信号トレースと導電面は通気口の孔の下に通されるとともに、導電面は通気口の孔と信号トレースの間に位置している。半導体パッケージ７００は、接着剤７６０によりパッケージ基板７２０に結合される蓋７１０を有している。通気口の孔７６２は、接着剤７６０中に形成される。接着剤７６０は、前述したように、フィルムタイプの接着剤、液体タイプの接着剤、または他の任意のタイプの接着剤であることができる。したがって、空気は、半導体パッケージ７００を含むリフロープロセスの間、通気口の孔７６２から逃げることができる。
【００３２】
導電面７７０は、通気口の孔７６２の下に通される。信号トレース７１２は、導電面７７０の下のパッケージ基板７２０上にまたはパッケージ基板７２０を介して通される。特定の一実施形態において、信号トレース７１２は、導電面７７０直下のパッケージ基板７２０の層７１４を介して通されることができる。導電面７７０は、半導体パッケージ７００の配電網とともに利用される堅固な電源または接地面であり、外部の供給源から半導体パッケージ７００内のダイへ、またはこのダイから外部の供給源へ流れる電流中に含まれることができる。導電面７７０が信号トレース７１２と通気口の孔７６２との間に通されるようにパッケージ７００を設計することにより、信号トレース７１２が、通気口の孔７６２がこれら信号トレース７１２のインピーダンスに影響を及ぼすことなく、通気口の孔７６２の下に通されることができる。
【００３３】
以上のように、本発明のシステム及び方法を利用することにより、半導体パッケージにおける信号トレースへの通気口の孔の影響は、実質的に低減する。この利益を有する本質的な部分は、さらなる利益をもたらす。つまり、通気口の下の信号トレースのインピーダンスへの影響が本発明のシステム及び方法により低減されるため、通気口の孔は特定の半導体パッケージ内で実際にどこにでも配置されることができる。
【００３４】
図６Ａ−６Ｃは、本発明の実施形態を用いる半導体パッケージにおける通気口の孔の配置の実施形態を示す。図６Ａは、半導体パッケージの実施形態を図示し、ここでは蓋（不図示）を半導体パッケージに取り付けるのに用いられる接着剤８６０の角に通気口の孔８６２が形成されている。図６Ｂは、半導体パッケージの実施形態を図示し、ここでは蓋（不図示）を半導体パッケージに取り付けるのに用いられる接着剤９６２の片側に沿って通気口の孔９６２が形成されている。図６Ｃは、半導体パッケージの実施形態を図示しており、ここでは半導体パッケージの両側で、蓋（不図示）を取り付けるのに用いられる接着剤１０５０，１０６０中に、２つの通気口の孔１０６２，１０６４が形成されている。一実施形態では、通気口１０６２，１０６４の形成に関して接着剤１０５０，１０６０がパッケージ基板上に独立して印刷され、供給され、または形成されることができれば、通気口１０６２，１０６４を接着剤１０５０，１０６０中に別々に形成する必要はない。図６Ａ−６Ｃから想像できるように、ほとんど無限の数と配置の通気口の孔を、本発明の実施形態を用いる半導体パッケージで利用することができる。
【００３５】
当業者には、この開示を読んだ後に、従来の製造プロセスが本発明で開示された構造と半導体パッケージを達成するために利用されることができることが明らかになるであろう。本発明のシステム及び方法に関して述べられた構造を形成するために、マスク、フォトマスク、Ｘ線マスク、メカニカルマスク、酸化マスク、リソグラフィ等を含む。また、半導体パッケージの基板上のフィーチャが有する信号トレースのインピーダンスへの影響を低減するために開示されたシステム及び方法は、どのようなフィーチャであっても適用されることができることが明らかになるであろう。さらに、示されたシステム及び方法の組合わせ及び実施形態は、どんなタイプのパッケージ、信号トレース、または配電網であっても利用されることができる。また、特定の場合に利用するための本発明の特定の実施形態は、その場合の形状特徴に依存するであろうし、半導体のタイプ、周波数、または電力消費のような要因を含むことができることは明らかであろう。つまり、利用されている接着剤のタイプと量、通気口の孔のサイズ、利用されている蓋のタイプとサイズ、製造プロセス等である。利用される本発明の特定の実施形態は、当業者に明らかになるように、これらの要因の１つ以上を含む経験的分析またはシミュレーションに基づき決定されることができる。
【００３６】
以上の明細書において、本発明は特定の実施形態に関して述べられた。しかしながら、当業者は、様々な変形と変更を特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなくなすことができることを理解する。したがって、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例の意味にあるとみなすべきであり、全てのそのような変形は本発明の範囲内に含まれることを意図されている。
【００３７】
問題に対する利益、他の利点、及び解決策は、特定の実施形態に関して上述された。しかしながら、問題に対する利益、利点、解決策、及び任意の利益、利点、または解決策を生じさせるあるいはより顕著にさせることができる任意の要素は、重要な、所要の、または必須の特徴、あるいはいずれかまたは全ての請求項の要素として解釈されるべきではない。
【００３８】
本発明によれば、例えば、以下の視点１乃至２４に記載されるような半導体パッケージ及び半導体パッケージのための方法が提供可能である。
【００３９】
［視点１］
基板と、
前記基板上に形成された通気口の孔と、
信号トレースのセットであり、該信号トレースのセットにおけるどの前記信号トレースも前記通気口の下の領域にない信号トレースのセットと、
を備えた半導体パッケージ。
【００４０】
［視点２］
どの前記信号トレースも許容領域内に位置されていない視点１に記載の半導体パッケージ。
【００４１】
［視点３］
前記許容領域は、前記領域に近接する第１の解像度領域と、前記領域に近接する第２の解像度領域とを含む視点２に記載の半導体パッケージ。
【００４２】
［視点４］
前記第１の解像度領域及び前記第２の解像度領域は、１００−２００ミクロンである視点３に記載の半導体パッケージ。
【００４３】
［視点５］
接着剤をさらに備え、前記接着剤は前記基板上にあり、前記通気口の孔は前記接着剤中に形成される視点１に記載の半導体パッケージ。
【００４４】
［視点６］
前記接着剤は、蓋を前記基板に結合するよう機能し、前記通気口の孔は前記蓋と前記基板との間に形成される視点５に記載の半導体パッケージ。
【００４５】
［視点７］
前記通気口の孔は、前記接着剤をスクリーン印刷するか前記接着剤を供給することにより形成される視点６に記載の半導体パッケージ。
【００４６】
［視点８］
導電面をさらに備え、前記導電面は前記通気口の下にある視点１に記載の半導体パッケージ。
【００４７】
［視点９］
前記導電面は電源面または接地面である視点８に記載の半導体パッケージ。
【００４８】
［視点１０］
基板と、
前記基板上に形成された通気口の孔と、
信号トレースのセットであり、該信号トレースのセットにおける少なくとも１つの信号トレースが前記通気口の下にある信号トレースのセットと、
前記通気口の下かつ前記信号トレースのセットの少なくとも１つと前記通気口との間にある導電面と、
を備えた半導体パッケージ。
【００４９】
［視点１１］
前記基板は層のセットを備え、前記信号トレースのセットの少なくとも１つは、前記導電面の直下に形成された前記層のセットの第１の層の中にある視点１０に記載の半導体パッケージ。
【００５０】
［視点１２］
接着剤をさらに備え、前記接着剤は前記基板上にあり、前記通気口の孔は前記接着剤中に形成されている視点１１に記載の半導体パッケージ。
【００５１】
［視点１３］
前記接着剤は、蓋を前記基板に結合するよう機能し、前記通気口の孔は前記蓋と前記基板との間に形成される視点１２に記載の半導体パッケージ。
【００５２】
［視点１４］
基板を形成することと、
前記基板上に通気口の孔を形成することと、
信号トレースのセットを、前記信号トレースのセットにおけるどの前記信号トレースも前記通気口の孔の下の領域にないよう形成することと、
を含む半導体パッケージのための方法。
【００５３】
［視点１５］
どの前記信号トレースも許容領域内に形成されない視点１４に記載の方法。
【００５４】
［視点１６］
前記許容領域は、前記領域に近接する第１の解像度領域と、前記領域に近接する第２の解像度領域とを含む視点１５に記載の方法。
【００５５】
［視点１７］
前記第１の解像度領域及び前記第２の解像度領域は、１００−２００ミクロンである視点１６に記載の方法。
【００５６】
［視点１８］
接着剤を前記基板上に付けることをさらに含み、前記通気口の孔は前記接着剤中に形成される視点１４に記載の方法。
【００５７】
［視点１９］
前記接着剤は、蓋を前記基板に結合するよう機能し、前記通気口の孔は前記蓋と前記基板との間に形成される視点１８に記載の方法。
【００５８】
［視点２０］
前記通気口の下に導電面を形成することをさらに含む視点１４に記載の方法。
【００５９】
［視点２１］
基板を形成することと、
前記基板上に通気口の孔を形成することと、
信号トレースのセットを形成することであり、前記信号トレースのセットにおける少なくとも１つの前記信号トレースが前記通気口の下に形成されることと、
導電面を形成することであり、前記導電面が前記通気口の下かつ前記信号トレースのセットの少なくとも１つと前記通気口との間に形成されることと、
を含む半導体パッケージのための方法。
【００６０】
［視点２２］
前記基板は層のセットを備え、前記信号トレースのセットの少なくとも１つは、前記導電面の直下に形成された前記層のセットの第１の層の中にある視点２１に記載の方法。
【００６１】
［視点２３］
接着剤を前記基板上に付けることをさらに含み、前記通気口の孔は前記接着剤中に形成される視点２２に記載の方法。
【００６２】
［視点２４］
前記接着剤は、蓋を前記基板に結合するよう機能し、前記通気口の孔は前記蓋と前記基板との間に形成される視点２３に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来技術の蓋を有する半導体パッケージの一実施形態を図示する。
【図２Ａ】従来技術の半導体パッケージの一実施形態を図示する。
【図２Ｂ】図２Ａの半導体パッケージの部分断面図を図示する。
【図２Ｃ】図２Ａの半導体パッケージの部分断面図を図示する。
【図３】蓋と通気口の孔を有する半導体パッケージの一実施形態を図示する。
【図４】半導体パッケージの一実施形態を図示する。
【図５Ａ】半導体パッケージの一実施形態の断面図を図示する。
【図５Ｂ】半導体パッケージの一実施形態の断面図を図示する。
【図５Ｃ】半導体パッケージの一実施形態の断面図を図示する。
【図６Ａ】半導体パッケージにおける通気口の孔の配置の一実施形態を図示する。
【図６Ｂ】半導体パッケージにおける通気口の孔の配置の一実施形態を図示する。
【図６Ｃ】半導体パッケージにおける通気口の孔の配置の一実施形態を図示する。
【外国語明細書】
2006310859000001.pdf