(57)【要約】【課題】半導体装置においてディジタル半導体素子とアナログ半導体素子の電源の共有化を図るとともに、高密度実装を実現する。【解決手段】ＥＢＧ配線部５２の一端にアナログ用電源配線部５４Ａが接続され、かつ他端にディジタル用電源配線部５４Ｄが接続され、さらにそれぞれの素子用グランド接続端子が共通のグランド配線部５３に接続されるとともに、アナログ用電源配線部５４ＡとＥＢＧ配線部５２との間に両者をセパレートするグランド配線部５３が配置されている。これにより、アナログチップ１０１への電源干渉を低減しつつ高密度実装の実現を図る。【選択図】図３
2008010859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源接続端子及びグランド接続端子が接続されたディジタル半導体素子と、
電源接続端子及びグランド接続端子が接続されたアナログ半導体素子と、
前記ディジタル半導体素子と前記アナログ半導体素子が搭載された配線基板と、
前記配線基板に接続された複数の外部端子とを有し、
前記配線基板は、２つの異なったインピーダンスを有する配線パターンを単位配線パターンとして前記単位配線パターンが平面上に複数配置されてなるＥＢＧ配線部と、グランド配線部と、前記ＥＢＧ配線部の一方の端に接続されたディジタル素子用電源配線部と、前記ＥＢＧ配線部の他方の端に接続されたアナログ素子用電源配線部とを有し、
前記ディジタル半導体素子用の前記グランド接続端子と前記アナログ半導体素子用の前記グランド接続端子は、前記配線基板の前記グランド配線部に接続され、
前記ディジタル半導体素子用の前記電源接続端子は、前記配線基板の前記ディジタル素子用電源配線部に接続され、
前記アナログ半導体素子用の前記電源接続端子は、前記配線基板の前記アナログ素子用電源配線部に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、前記配線基板の前記グランド配線部は、前記アナログ素子用電源配線部の層と前記ＥＢＧ配線部の層との間の層に配置され、前記アナログ半導体素子は、前記アナログ素子用電源配線部に前記ＥＢＧ配線部より近接して配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置において、前記配線基板の前記アナログ素子用電源配線部は、前記ＥＢＧ配線部を介して前記外部端子の一つに接続され、前記ディジタル素子用電源配線部は、前記ＥＢＧ配線部を介さずに直接前記外部端子の一つに接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置において、前記配線基板中に、前記アナログ半導体素子用の信号接続端子とアナログ信号用の外部端子とを接続するアナログ素子用信号配線部を更に有し、該アナログ素子用信号配線部は前記アナログ半導体素子と前記アナログ素子用電源配線部の層との間に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置において、前記アナログ素子用信号配線部は、前記アナログ素子用電源配線部に沿って配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１記載の半導体装置において、前記配線基板の前記アナログ素子用電源配線部と前記ディジタル素子用電源配線部とは同一配線層に配置され、かつ前記アナログ素子用電源配線部と前記ディジタル素子用電源配線部との間には１ｍｍ以上の間隔を有し、前記アナログ素子用電源配線部と前記ＥＢＧ配線部とは、ビア配線及び引き出し配線を介して接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１記載の半導体装置において前記アナログ半導体素子は前記配線基板に、前記アナログ半導体素子の電源接続端子および前記アナログ半導体素子のグランド接続端子を用いてフリップチップ接続され、前記ディジタル半導体素子は前記アナログ半導体素子に積層され、前記ディジタル半導体素子の電源接続端子およびグランド接続端子は、それぞれボンディングワイヤを介して前記配線基板のディジタル素子用電源配線部及びグランド配線部に接続されることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
電源接続端子及びグランド接続端子が接続されたディジタル半導体素子と、
電源接続端子及びグランド接続端子が接続されたアナログ半導体素子と、
前記ディジタル半導体素子と前記アナログ半導体素子が搭載された配線基板と、
前記配線基板に接続された複数の外部端子とを有し、
前記配線基板は、２つの異なった面積の配線パターンの組み合わせからなる単位配線パターンが平面上に規則的に複数配置されてなるＥＢＧ配線部と、グランド配線部と、前記ＥＢＧ配線部の一方の端に接続されたディジタル素子用電源配線部と、前記ＥＢＧ配線部の他方の端に接続されたアナログ素子用電源配線部とを有し、
前記ディジタル半導体素子用の前記グランド接続端子と前記アナログ半導体素子用の前記グランド接続端子は、前記配線基板の前記グランド配線部に接続され、
前記ディジタル半導体素子用の前記電源接続端子は、前記配線基板の前記ディジタル素子用電源配線部に接続され、
前記アナログ半導体素子用の前記電源接続端子は、前記配線基板の前記アナログ素子用電源配線部に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８記載の半導体装置において、前記配線基板の前記グランド配線部は、前記アナログ素子用電源配線部の層と前記ＥＢＧ配線部の層との間の層に配置され、前記アナログ半導体素子は、前記アナログ素子用電源配線部に前記ＥＢＧ配線部より近接して配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項８記載の半導体装置において、前記配線基板の前記アナログ素子用電源配線部は、前記ＥＢＧ配線部を介して前記外部端子に接続され、前記ディジタル素子用電源配線部は、前記ＥＢＧ配線部を介さずに直接前記外部端子に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項８記載の半導体装置において、前記配線基板中に、前記アナログ半導体素子用の信号接続端子とアナログ信号用の外部端子とを接続するアナログ素子用信号配線部を更に有し、該アナログ素子用信号配線部は前記アナログ半導体素子と前記アナログ素子用電源配線部の層との間に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項８記載の半導体装置において、前記配線基板の前記アナログ素子用電源配線部と前記ディジタル素子用電源配線部とは同一配線層に配置され、かつ前記アナログ素子用電源配線部と前記ディジタル素子用電源配線部との間には１ｍｍ以上の間隔を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項８記載の半導体装置において、前記配線基板の前記アナログ素子用電源配線部と前記ＥＢＧ配線部とは、ビア配線及び引き出し配線を介して接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項８記載の半導体装置において、前記配線基板上に、前記配線基板の前記アナログ素子用電源配線部と前記グランド配線部とを電気的に接続するコンデンサ素子が搭載されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
請求項８記載の半導体装置において、前記配線基板の前記ディジタル素子用電源配線部の面積は、前記アナログ素子用電源配線部より大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
請求項８記載の半導体装置において、前記配線基板の前記ＥＢＧ配線部における２つの異なった面積の配線パターンのうち、一方の配線パターンは、Ｌ字形であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
電源接続端子及びグランド接続端子が接続されたディジタル半導体素子と、
電源接続端子及びグランド接続端子が接続されたアナログ半導体素子と、
前記ディジタル半導体素子と前記アナログ半導体素子が搭載された配線基板と、
前記配線基板に接続された複数の外部端子とを有し、
前記配線基板は、２つの異なったインピーダンスを有する配線パターンを単位配線パターンとして前記単位配線パターンが平面上に複数配置されてなるＥＢＧ配線部をグランド用と電源用で２つ有し、
前記グランド用の第１のＥＢＧ配線部は、一方の端がディジタル素子用グランド配線部に接続され、他方の端がアナログ素子用グランド配線部に接続され、
前記電源用の第２のＥＢＧ配線部は、一方の端がディジタル素子用電源配線部に接続され、他方の端がアナログ素子用電源配線部に接続され、
前記ディジタル半導体素子用の前記グランド接続端子は、前記配線基板のディジタル素子用グランド配線部に接続され、
前記アナログ半導体素子用の前記グランド接続端子は、前記配線基板のアナログ素子用グランド配線部に接続され、
前記ディジタル半導体素子用の前記電源接続端子は、前記配線基板のディジタル素子用電源配線部に接続され、
前記アナログ半導体素子用の前記電源接続端子は、前記配線基板のアナログ素子用電源配線部に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
複数の外部端子を備えた配線基板と、
前記配線基板にフリップチップ接続により搭載されるディジタル半導体素子と、
前記ディジタル半導体素子にさらに積層されるアナログ半導体素子とを有し、
前記配線基板には、２つの異なったインピーダンスを有する配線パターンを単位配線パターンとして前記単位配線パターンが平面上に複数配置されてなるＥＢＧ配線部と、グランド配線部と、前記ＥＢＧ配線部の中央にビア配線により接続されたディジタル素子用電源配線部と、前記ＥＢＧ配線部の両端にそれぞれビア配線により接続された複数のアナログ素子用電源配線部を有し、
前記ディジタル半導体素子の電源接続端子が前記ディジタル素子用電源配線部に、また前記ディジタル半導体素子のグランド接続端子が前記グランド配線部に、それぞれフリップチップ接続により電気接続され、
前記アナログ半導体素子の複数の電源接続端子と前記複数のアナログ素子用電源配線部とが、及び前記アナログ半導体素子のグランド接続端子と前記グランド配線部とがそれぞれ接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の半導体装置において前記ディジタル素子用電源配線部と前記複数のアナログ素子用電源配線部は前記配線基板中の同一の配線層に形成され、かつ該同一の配線層と前記ＥＢＧ配線部の層との間には前記グランド配線部の層が介在することを特徴とする半導体装置。
【請求項２０】
請求項１８記載の半導体装置において前記アナログ半導体素子の複数の電源接続端子と前記複数のアナログ素子用電源配線部との接続、及び前記アナログ半導体素子のグランド接続端子と前記グランド配線部との接続はそれぞれボンディングワイヤを介して行われることを特徴とする半導体装置。
【請求項２１】
請求項１８記載の半導体装置において前記アナログ半導体素子の複数の電源接続端子と前記複数のアナログ素子用電源配線部との接続、及び前記アナログ半導体素子のグランド接続端子と前記グランド配線部との接続は、前記ディジタル半導体素子にそれぞれ形成したチップ貫通ビアホールを介して行われることを特徴とする半導体装置。
【請求項２２】
複数の外部端子を備えた第１の配線基板と、
前記第１の配線基板に搭載されたディジタル半導体素子と
前記第１の配線基板に積層された第２の配線基板と、
前記第２の配線基板に搭載されたアナログ半導体素子とを有し、
前記第１の配線基板には、前記外部端子の一つと前記ディジタル半導体素子の電源端子との電気接続を行う第１の電源配線部と、前記外部端子の他の一つと前記ディジタル半導体素子のグランド端子との電気接続を行う第１のグランド配線部を有し、
前記第２の配線基板には、一端が前記第１の配線基板の第１の電源端子に接続され、２つの異なったインピーダンスを有する配線パターンを単位配線パターンとして前記単位配線パターンが平面上に複数配置されてなるＥＢＧ配線部と、前記第１の配線基板の第１のグランド端子に接続された第２のグランド配線部と、前記ＥＧＢ配線部の他端と接続された第２の電源配線部を有し、
前記第２の電源配線部と前記アナログ半導体素子の電源接続端子とが電気接続され、前記第２のグランド配線部と前記アナログ半導体素子のグランド接続端子とが電気接続されることを特徴とする半導体装置
【請求項２３】
アナログ集積回路が形成されたアナログ部と、ディジタル集積回路が形成されたディジタル部とを有し、前記アナログ部用の電源接続端子及びグランド接続端子、ならびに前記ディジタル部用の電源接続端子及びグランド接続端子をそれぞれ個別に備える半導体チップと、
前記半導体チップを搭載し、かつ外部接続端子を備える配線基板とを有し、
前記配線基板には、
２つの異なったインピーダンスを有する配線パターンを単位配線パターンとして前記単位配線パターンが平面上に複数配置されてなるＥＢＧ配線部と、
グランド配線部と、
前記ＥＢＧ配線部の一方の端に接続されたディジタル部用電源配線部と、
前記ＥＢＧ配線部の他方の端に接続されたアナログ部用電源配線部とを有し、
前記ディジタル部用の前記グランド接続端子と前記アナログ部用の前記グランド接続端子は、前記配線基板の前記グランド配線部に接続され、
前記ディジタル部用の前記電源接続端子は、前記配線基板の前記ディジタル部用電源配線部に接続され、
前記アナログ部用の前記電源接続端子は、前記配線基板の前記アナログ部用電源配線部に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、アナログ半導体素子とディジタル半導体素子を有する半導体装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System ）や無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の携帯用電子機器では、無線技術と高密度実装技術を両立する必要がある。そのため、アナログ半導体素子とディジタル半導体素子を近接させて実装する、あるいは同一パッケージ内に実装するという要求が高まっている。アナログ半導体素子とディジタル半導体素子を同一基板に実装して一つのモジュールに集積する技術、及びその基板のグランプレーンにＥＢ
Ｇ（ElectromagneticBandGap）配線を採用する技術について非特許文献１に記載がある。
【０００３】
また、信号用貫通導体とこの信号用貫通導体を取り囲むように開口が形成された接地用導体層との間に生じる電磁カップリングによる特性インピーダンスの不整合の影響を軽減する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、信号用配線導体と信号用貫通導体との接続部における特性インピーダンスの不整合を緩和し、さらに信号用配線導体の間でのノイズ干渉を防止する技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【非特許文献１】M.Swaminathan et al.,"PowerDistribution Networks for System-on-Package:Status and Challenges",IEEE Transactions on Advanced  Packaging,Vol.27,No.2,May 2004
【特許文献１】特開２００４−２５９９５９号公報
【特許文献２】特開２００４−２４１４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ディジタル半導体素子は「０」と「１」を扱うため、そこから出る電源ノイズは広帯域に及び、その周波数も高速化に伴いＲＦ（Radio Frequency)帯域へと延びてきている。しかし、アナログＲＦ信号の要求するノイズ帯域は極めて低い（例えば、ＧＰＳでは−１２０ｄＢｍ）。このアナログＲＦ信号の送受信と、ディジタル半導体素子からでるノイズの干渉とによって、アナログ半導体素子とディジタル半導体素子の電源を共有し、かつ両者の近接した実装は困難なことが課題である。
【０００６】
すなわち、ディジタル半導体素子からの電源ノイズのアナログ半導体素子への干渉があるため、ディジタル半導体素子とアナログ半導体素子の電源を共有電源として、かつ高密度実装のための近接実装を実現するのは困難である。
【０００７】
上記のＥＢＧ配線を採用して、アナログ半導体素子とディジタル半導体素子の間のノイズ結合の低減を図っても、ノイズ遮断の効果は両素子の配置、ＥＧＢ配線の周囲の構造などに依存する。特に、モジュール構造全体として高密度実装を実現し、しかもノイズ結合を問題のないレベルに低減するにはアナログ半導体素子とディジタル半導体素子の配置及びＥＧＢ配線の周囲の構造に工夫を要する。
【０００８】
本発明の目的は、半導体装置においてディジタル半導体素子とアナログ半導体素子の電源の共有化を図るとともに、高密度実装を実現することができる技術を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、半導体装置において信号の品質を確保し、電源の安定化を図ることができる技術を提供することにある。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、以下のとおりである。
【００１２】
すなわち、本発明は、ディジタル半導体素子と、アナログ半導体素子と、ディジタル半導体素子とアナログ半導体素子が搭載された配線基板と、配線基板に接続された外部端子とを有しており、配線基板は、２つの異なったインピーダンスを有する配線パターンを単位配線パターンとしてこの単位配線パターンが平面上に複数配置されてなるＥＢＧ配線部と、グランド配線部と、ＥＢＧ配線部の一方の端に接続されたディジタル素子用電源配線部と、ＥＢＧ配線部の他方の端に接続されたアナログ素子用電源配線部とを有している。さらに、ディジタル半導体素子用のグランド接続端子とアナログ半導体素子用のグランド接続端子は配線基板のグランド配線部に接続され、ディジタル半導体素子用の電源接続端子は配線基板のディジタル素子用電源配線部に接続され、アナログ半導体素子用の電源接続端子は配線基板のアナログ素子用電源配線部に接続されているものである。
【００１３】
また、本発明は、ディジタル半導体素子と、アナログ半導体素子と、ディジタル半導体素子とアナログ半導体素子が搭載された配線基板と、配線基板に接続された外部端子とを有しており、配線基板は、２つの異なった面積の配線パターンの組み合わせからなる単位配線パターンが平面上に規則的に複数配置されてなるＥＢＧ配線部と、グランド配線部と、ＥＢＧ配線部の一方の端に接続されたディジタル素子用電源配線部と、ＥＢＧ配線部の他方の端に接続されたアナログ素子用電源配線部とを有している。さらに、ディジタル半導体素子用のグランド接続端子とアナログ半導体素子用のグランド接続端子は配線基板のグランド配線部に接続され、ディジタル半導体素子用の電源接続端子は配線基板のディジタル素子用電源配線部に接続され、アナログ半導体素子用の電源接続端子は、配線基板のアナログ素子用電源配線部に接続されているものである。
【００１４】
また、本発明は、ディジタル半導体素子と、アナログ半導体素子と、ディジタル半導体素子とアナログ半導体素子が搭載された配線基板と、配線基板に接続された外部端子とを有しており、配線基板は、２つの異なったインピーダンスを有する配線パターンを単位配線パターンとして単位配線パターンが平面上に複数配置されてなるＥＢＧ配線部をグランド用と電源用で２つ有している。さらに、グランド用の第１のＥＢＧ配線部は、一方の端がディジタル素子用グランド配線部に接続され、他方の端がアナログ素子用グランド配線部に接続され、電源用の第２のＥＢＧ配線部は、一方の端がディジタル素子用電源配線部に接続され、他方の端がアナログ素子用電源配線部に接続されている。さらに、ディジタル半導体素子用のグランド接続端子は配線基板のディジタル素子用グランド配線部に接続され、アナログ半導体素子用のグランド接続端子は配線基板のアナログ素子用グランド配線部に接続され、ディジタル半導体素子用の電源接続端子は配線基板のディジタル素子用電源配線部に接続され、アナログ半導体素子用の電源接続端子は配線基板のアナログ素子用電源配線部に接続されているものである。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【００１６】
ＥＢＧ配線部の一端にプリント基板のアナログ素子用電源配線部が接続され、かつ他端にディジタル素子用電源配線部が接続され、さらにそれぞれの素子用グランド接続端子が共通のグランド配線部に接続されるとともに、アナログ素子用電源配線部とＥＢＧ配線部との間に両者をセパレートするグランド配線部が配置されていることにより、アナログ半導体素子への電源ノイズ干渉を低減しつつ高密度実装の実現を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１８】
さらに、以下の実施の形態で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、補足説明などの関係にある。
【００１９】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）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などを除き、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良いものとする。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を示す断面図、図２は図１に示す半導体装置における部品の実装レイアウトの一例を示す平面図、図３は図１に示す半導体装置のパッケージ基板における内部配線の引き回しの一例を示す構造図である。また、図４は図１に示す半導体装置のパッケージ基板に設けられたアナログ素子用電源配線部とディジタル素子用電源配線部の構造の一例を示す平面図、図５は図１の半導体装置のパッケージ基板に設けられたグランド配線部の構造の一例を示す平面図、図６は図１の半導体装置のパッケージ基板に設けられたＥＢＧ配線部の構造の一例を示す平面図、図７は図１の半導体装置の外部端子の配置状態の一例を示す裏面図である。さらに、図８は本発明の実施の形態１の半導体装置における周波数と電源ノイズの関係の一例を示す特性図、図９は図１に示す半導体装置のパッケージ基板に設けられたＥＢＧ配線部と単位配線パターンの構造の一例を示す平面図、図１０及び図１１はそれぞれ変形例のＥＢＧ配線部と単位配線パターンの構造を示す平面図である。
【００２２】
本実施の形態１の半導体装置は、図１に示すように、配線基板上にアナログ半導体素子であるアナログチップ１０１と、ディジタル半導体素子であるディジタルチップ１０２が実装された半導体パッケージである。本実施の形態１では前記半導体パッケージの一例として、配線基板であるパッケージ基板５１上にアナログ系のアナログチップ１０１と、ディジタル系のディジタルチップ１０２が混載された樹脂封止型のＳＩＰ（System In Package)１０を取り上げて説明する。
【００２３】
パッケージ基板５１の主面上に実装されたアナログチップ１０１は、例えば、ＲＦタイプのものであり、図２３に示すように、例えばアンテナ９４が接続されて電波の送受信を行う。他方、同じくパッケージ基板５１の主面上に実装されたディジタルチップ１０２は、例えば、マイクロプロセッサ等であり、種々の処理の制御を行う。
【００２４】
図１に示すように、アナログチップ１０１及びディジタルチップ１０２は、それぞれの主面をパッケージ基板５１側に向けてバンプ（接続端子）２０を介してパッケージ基板５１にフリップチップ接続されている。さらに、パッケージ基板５１上で、アナログチップ１０１及びディジタルチップ１０２は封止用樹脂によって形成された封止体３０によって封止されている。
【００２５】
また、ＳＩＰ１０のパッケージ基板５１の裏面には、図７に示すように、複数の外部端子である半田ボール７１が格子状に配置されて設けられており、ＳＩＰ１０はＢＧＡ（Ball Grid Array)タイプの半導体パッケージでもある。なお、複数の半田ボール７１のそれぞれは、アナログチップ１０１及びディジタルチップ１０２それぞれの接続端子に対応してこれらとパッケージ基板５１の内部配線を介して電気的に接続されている。したがって、アナログチップ１０１及びディジタルチップ１０２は、それぞれに対応して電気的に接続された半田ボール７１を介して外部との信号のやり取りを行っている。
【００２６】
本実施の形態１のＳＩＰ１０では、図３に示すように、そのパッケージ基板５１の内部に、２つの異なったインピーダンスを有する配線パターンを図９に示すような単位セル（単位配線パターン）５２ｃとしてこの単位セル５２ｃが平面上に複数配置されてなるＥＢＧ配線部５２が形成されている。さらに、ＥＢＧ配線部５２の一方の端に接続されたディジタル用電源配線部（ディジタル素子用電源配線部）５４Ｄと、ＥＢＧ配線部５２の反対側の他方の端に接続されたアナログ用電源配線部（アナログ素子用電源配線部）５４Ａと、グランド配線部５３とが形成されている。なお、ディジタル用電源配線部５４Ｄとアナログ用電源配線部５４Ａは、同一配線層に配置されている。
【００２７】
すなわち、ディジタル用電源配線部５４Ｄとアナログ用電源配線部５４ＡがＥＢＧ配線部５２を介して電気的に接続されており、その際、ディジタル用電源配線部５４Ｄは、ＥＢＧ配線部５２の一端でＥＢＧ接続用ビア（ビア配線）６１を介してＥＢＧ配線部５２と接続し、一方、アナログ用電源配線部５４Ａは、ＥＢＧ配線部５２の反対側の他端で同じくＥＢＧ接続用ビア６１を介してＥＢＧ配線部５２と接続している。つまり、ディジタル用電源配線部５４Ｄとアナログ用電源配線部５４Ａは、ＥＢＧ配線部５２の両端に配置されたビア配線（ＥＢＧ接続用ビア６１）によってそれぞれ直流的に接続されているが、特定の高周波帯域で遮断される。
【００２８】
また、図３に示すように、グランド配線層（Ｇ）であるグランド配線部５３は、アナログ用電源配線部５４ＡとＥＢＧ配線部５２の間に配置されており、さらにアナログ用電源配線部５４Ａは、ＥＢＧ配線部５２に対してアナログチップ１０１により近接して配置されている。すなわち、アナログ用電源配線部５４ＡとＥＢＧ配線部５２の間に両者をセパレートするグランド配線部５３が配置され、さらにアナログチップ１０１は、アナログ用電源配線部５４Ａの近くに配置されている。アナログ用電源配線部５４ＡとＥＢＧ配線部５２の間にグランド配線部５３が配置されていることにより、アナログ用電源配線部５４ＡとＥＢＧ配線部５２との間の電気結合を抑えてノイズ電力の漏れを防止することができる。
【００２９】
次に、図４は電源層（Ｖ）を示すものである。図４に示すように、ディジタル用電源配線部５４Ｄとアナログ用電源配線部５４Ａとは同一配線層に配置されており、その際、ディジタル用電源配線部５４Ｄの方がアナログ用電源配線部５４Ａよりも面積が大きい。これは、ディジタルチップ１０２の方が高速処理でノイズの発生量も多いためであり、電源配線部の面積を大きくして電源の安定化を図ることができる。
【００３０】
さらに、ディジタル用電源配線部５４Ｄとアナログ用電源配線部５４Ａの間には、長さＴ以上の間隔が形成されており、これにより、電源ノイズの干渉を抑えることができる。Ｔは、例えば１ｍｍであり、Ｔが１ｍｍより小さいと両側の電気結合による電源ノイズの干渉を抑えることが困難になる。
【００３１】
また、ディジタル用電源配線部５４Ｄの外側の端部には複数のＥＢＧ接続用ビア６１が接続されており、さらに、内側の端部及び中央付近には、複数のディジタル電源接続用ビア（ビア配線）６４が接続されている。一方、アナログ用電源配線部５４Ａの外側の端部には複数のＥＢＧ接続用ビア６１が接続されている。
【００３２】
次に、図５はグランド層（Ｇ）を示すものである。図５に示すように、グランド配線部５３は、パッケージ基板５１とほぼ同じ面積（大きさ）で形成された大面積パターンであり、この大面積パターンには複数のアンチパッド（穴）６２と、アンチパッド（穴）６３が形成されている。ＥＢＧ接続用ビア６１はアンチパッド６２の領域を通り、よってグランド配線部５３とは接続せずにグランド配線部５３の上下層を接続する。同様に、ディジタル電源接続用ビア６４はアンチパッド６３の領域を通りグランド配線部５３とは接続せずにグランド配線部５３の上下層を接続する。複数のＥＢＧ接続用ビアホールアンチパッド６２は、グランド配線部５３の両端に形成され、電源接続用ビアホールアンチパッド６３は、ＥＢＧ接続用ビアホールアンチパッド６２より内側に形成されている。なお、図５
，図６ではアンチパッド６２，６３内のビア６１，６４は見やすさのため省略してある。
【００３３】
次に、図６はＥＢＧ層（Ｖ（ＥＢＧ））を示すものである。図６に示すように、ＥＢＧ配線部５２には、その両端に複数のＥＢＧ接続用ビア６１が形成され、さらに、ＥＢＧ接続用ビア６１の内側に複数の電源接続用ビアホールアンチパッド６３が形成されている。すなわち、本実施の形態１のＳＩＰ１０のパッケージ基板５１では、ＥＢＧ配線部５２がパッケージ基板５１の平面方向全体に亘ってパッケージ基板５１とほぼ同面積で形成されており、さらに、ＥＢＧ配線部５２の両端にディジタル用電源配線部５４Ｄまたはアナログ用電源配線部５４Ａに接続されるＥＢＧ接続用ビア６１が接続されているため、ＥＢＧパターンを可能な限り長い距離で用いて電源ノイズのノイズ遮断効果を高めることができる。
【００３４】
以上により、ディジタル用電源配線部５４ＤとＥＢＧ配線部５２とがＥＢＧ配線部５２の一端でＥＢＧ接続用ビア６１を介して接続しており、他方、アナログ用電源配線部５４ＡとＥＢＧ配線部５２とがＥＢＧ配線部５２の他端でＥＢＧ接続用ビア６１を介して接続している。その際、ＥＢＧ接続用ビア６１は、グランド配線部５３のアンチパッド６２の領域を通ってグランド配線部５３の上下の配線層を接続している。
【００３５】
さらに、ディジタル用電源配線部５４Ｄとこれに対応する図７に示す外部端子である半田ボール７１は、グランド配線部５３に形成された電源接続用ビアホールアンチパッド６３及びＥＢＧ配線部５２に形成されたアンチパッド６３を通るディジタル電源接続用ビア６４を介して直接接続されている。すなわち、ディジタル用電源配線部５４Ｄは、ＥＢＧ配線部５２を介さず、ディジタル電源接続用ビア６４を介して直接半田ボール７１に接続されており、一方、アナログ用電源配線部５４Ａは、ＥＢＧ配線部５２を介して半田ボール７１に接続されている。したがって、ＳＩＰ１０が図２２に示すプリント基板８０に実装された際には、ＳＩＰ１０のディジタル用電源配線部５４Ｄは、ディジタル電源接続用ビア６４と半田ボール７１を介してプリント基板８０の電源層である電源配線部８２に接続される。
【００３６】
なお、図３のＰ部に示すように、ＳＩＰ１０では、ディジタル用電源配線部５４Ｄへの給電は、半田ボール７１からディジタル電源接続用ビア６４を通じて給電され、また、アナログ用電源配線部５４Ａへの給電は、ディジタル用電源配線部５４Ｄを通った後、端部のＥＢＧ接続用ビア６１を介してＥＢＧ配線部５２に伝わり、ＥＢＧ配線部５２を端から端まで通った後、反対側の端部のＥＢＧ接続用ビア６１を介してアナログ用電源配線部５４Ａに給電されることでなされる。
【００３７】
また、ディジタルチップ１０２のグランド接続端子２２Ｄと、アナログチップ１０１のグランド接続端子２２Ａは、それぞれ同一のグランド配線層（Ｇ）であるグランド配線部５３に接続されている。
【００３８】
すなわち、ディジタルチップ１０２のグランド接続端子とアナログチップ１０１のグランド接続端子は、共用のグランド配線部５３に接続されている。
【００３９】
さらに、ディジタルチップ１０２の電源接続端子２１Ｄは、ディジタル用電源配線部５４Ｄに接続され、他方、アナログチップ１０１の電源接続端子２１Ａは、アナログ用電源配線部５４Ａに接続されている。
【００４０】
次に、ＥＢＧ配線部５２の構造とその特性について説明する。
【００４１】
ＥＢＧ配線部５２は、図９に示すように、２つの異なったインピーダンスを有する配線パターンを単位セル（単位配線パターン）５２ｃとして、この単位セル５２ｃが平面上に周期的または規則的に複数配置されてなるものである。例えば、単位セル５２ｃが、２つの異なった面積（大きさ）の第１配線パターン５２ａと第２配線パターン５２ｂとから構成され、複数の単位セル５２ｃが周期的または規則的に配置されることにより、電源の通過特性に図８に示すバンドギャップ（ある特定の周波数帯域で電源ノイズを遮断する特性）６０を有するものである。図８に示すバンドギャップ６０の例では、おおよそ周波数が３〜６ＧＨｚの範囲で電源が遮断され、電力すなわちエネルギはディジタル用電源配線部５４Ｄからアナログ用電源配線部５４Ａに−６０ｄＢと減衰し伝わらない。
【００４２】
次に遮断周波数（バンドギャップ）６０が生じるメカニズムを説明する。ＥＢＧ配線部５２で電源の遮断が起こるのは、ＥＢＧパターンにおいて図９に示すように電源層に隙間（スリット）５２ｄが形成されており、この隙間５２ｄにより、ＥＢＧ電源層を流れる電流の腹となる共振周波数では共振モードが立てない。逆に節となる共振はモードが立てる。この２つは周波数が異なるため、その結果として通過できる周波数と通過できない周波数が発生する。これら周波数の設定は、ＥＢＧパターンの物理的寸法、異なる比誘電率の材料または単位セル５２ｃのインピーダンスと伝達時間の組み合わせで選択的に設定可能である。
【００４３】
例えば、図９に示すＥＢＧ配線部５２のＥＢＧパターンでは、大きな四角形の第１配線パターン５２ａと、小さな四角形の第２配線パターン５２ｂを組み合わせた配線パターンを単位セル（単位配線パターン）５２ｃとして、この単位セル５２ｃを周期的または規則的に配置している。大きな四角形の第１配線パターン５２ａはグランド層に対して低いインピーダンスを持ち、一方、小さな四角形の第２配線パターン５２ｂはグランド層に対して高いインピーダンスを持つため、インピーダンスの異なる２つの配線パターンを周期的に配置した構造である。
【００４４】
また、図１０に示す変形例は、ＥＢＧ配線部５２における２つの異なった面積の配線パターンのうち、第２配線パターン５２ｂをＬ字形に形成するものであり、これにより、Ｌ字形の第２配線パターン５２ｂを隣接する単位セル５２ｃに接続することが可能になる。その結果、第２配線パターン５２ｂのインダクタンスを大きくすることができ、図９の単位セル５２ｃと同じ面積でさらに大きなインピーダンスを持たすことが可能になる。したがって、図１０に示すＥＢＧ配線部５２の場合、図９に示すＥＢＧ配線部５２と同じ面積であっても遮断する周波数を変えることができる。もしくは、図１０に示すＥＢＧ配線部５２では、図９に示すＥＢＧ配線部５２と同じ周波数においても、より小さい面積で遮断特性を実現することができる。
【００４５】
また、図１１に示す変形例のＥＢＧ配線部５２では、Ｌ字形の第２配線パターン５２ｂをさらに長くすることで、図１０のＥＢＧ配線部５２で得られる効果をさらに増やすことが可能になる。
【００４６】
次に、ＳＩＰ１０では、図２及び図３に示すように、デカップリングキャパシタンス（コンデンサ素子）１０３が、アナログ用電源配線部５４Ａとグランド配線部５３との間に接続されている。すなわち、パッケージ基板５１上に、アナログ用電源配線部５４Ａとグランド配線部５３とを電気的に接続するアナログ用デカップリングキャパシタンス１０３が搭載されている。これにより、アナログの電源の強化及び安定化を図ることができる。さらに、パッケージ基板５１上には、ディジタル用電源配線部５４Ｄとグランド配線部５３とを電気的に接続するデカップリングキャパシタンス１０４が搭載されている。
【００４７】
本実施の形態１のＳＩＰ１０によれば、パッケージ基板５１上にアナログ系のアナログチップ１０１と、ディジタル系のディジタルチップ１０２が混載された半導体装置において、電源干渉を低減しつつ、高密度実装の実現を図ることができる。すなわち、ＳＩＰ１０においては、パッケージ基板５１のＥＢＧ配線部５２の一端にアナログ用電源配線部５４Ａが接続され、かつ他端にディジタル用電源配線部５４Ｄが接続されているとともに、それぞれの素子用グランド接続端子が共通のグランド配線部５３に接続されている。さらに、アナログ用電源配線部５４ＡとＥＢＧ配線部５２との間に両者をセパレートするグランド配線部５３が設けられているとともに、アナログ用電源配線部５４ＡがＥＢＧ配線部５２から遠い位置に配置されている。
【００４８】
したがって、アナログ用電源配線部５４ＡとＥＢＧ配線部５２の間にグランド配線部５３が設けられ、かつアナログ用電源配線部５４ＡがＥＢＧ配線部５２から遠い位置に配置されたことでＥＢＧとアナログ用電源配線部５４Ａとの電気結合を抑えノイズの漏れを防ぐことができる。さらに、ＥＢＧ配線部５２をパッケージ基板５１の大きさと同程度に最大限長く使用することが可能になるため、ノイズを遮断する特性をより向上させることができる。
【００４９】
その結果、ＳＩＰ（半導体装置）１０においてアナログチップ１０１への電源ノイズ干渉を低減しつつ高密度実装の実現を図ることができる。
【００５０】
さらに、アナログチップ１０１への電源干渉を低減できるため、ＳＩＰ１０の信号の品質を確保できるとともに、電源の安定化を図ることができる。
【００５１】
本実施の形態は、パッケージ基板５１におけるＥＢＧ配線部５２を含む配線パターンの変更のみで実現が可能なため、余分な部品を必要とせず低コストで電源干渉の低減化と高密度実装の実現化を図ることができる。
【００５２】
なお、本実施の形態のＳＩＰ１０では、上述のようにパッケージ基板の大きさに迫る長さのＥＢＧ配線部が介在することにより最大限の効果を得ている。一方、必要なノイズ遮断の効果を得るのに充分な長さのＥＢＧパターンを介在されば良いので、パッケージ基板の部分的な領域のみをＥＢＧ配線部にする構造でも発明の効果を発揮できる。
【００５３】
（実施の形態２）
図１２は本発明の実施の形態２の半導体装置のパッケージ基板における内部配線の引き回しの一例を示す構造図である。
【００５４】
本実施の形態２のＳＩＰ（半導体装置）１０は、ディジタル用電源配線部５４Ｄをパッケージ基板５１の裏面に近い側に配置したものである。すなわち、ディジタル用電源配線部５４ＤをＥＢＧ配線部５２と半田ボール７１の間に配置したものである。これにより、ディジタル用電源配線部５４Ｄの配線層を含む層において、アナログ用電源配線部５４Ａの直下に対応する領域にディジタル信号用の配線を形成することが可能になり、配線使用率を向上できる。
【００５５】
なお、ディジタル用電源配線部５４Ｄをパッケージ基板５１の裏面に近い側に配置したことで、ディジタル電源接続用ビア６４を短くしてディジタル用電源配線部５４Ｄを半田ボール７１と最短で接続することができる。これにより、低インピーダンスでプリント基板８０（図２２参照）に接続することができ、ディジタルノイズを低減することができる。
【００５６】
また、アナログ用電源配線部５４Ａの配線層を含む層において、ディジタル用電源配線部５４Ｄの直上に対応する領域にアナログ信号用の配線を形成することが可能になり、前記同様、配線使用率を向上できる。
【００５７】
なお、ディジタル用電源配線部５４Ｄは、半田ボール７１に低インピーダンスで接続されているため、ＥＢＧの遮断効果に影響を及ぼすことはない。したがって、本実施の形態２のＳＩＰ１０も、実施の形態１のＳＩＰ１０と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
（実施の形態３）
図１３は本発明の実施の形態３の半導体装置のパッケージ基板における内部配線の引き回しの一例を示す構造図である。
【００５９】
本実施の形態３のＳＩＰ（半導体装置）１０は、アナログチップ１０１とディジタルチップ１０２それぞれの信号配線を示したものである。アナログ用信号配線部（アナログ素子用信号配線部）５５Ａは、アナログ用電源配線部５４Ａまたはグランド配線部５３に隣接して引き回されてアナログチップ１０１と半田ボール７１とを接続している。例えば、アナログ用信号配線部５５Ａは、アナログチップ１０１とアナログ用電源配線部５４Ａの間においてアナログ用電源配線部５４Ａに沿って配置され、さらにアナログチップ１０１用の信号接続端子であるアナログ用信号接続端子２３Ａとアナログ信号用の半田ボール７１とを接続している。
【００６０】
このように、アナログ用信号配線部５５Ａをアナログ用電源配線部５４Ａまたはグランド配線部５３に隣接して配置することにより、アナログ信号のリターン電流をアナログ用電源配線部５４Ａまたはグランド配線部５３に流すことができる。すなわち、アナログ用信号配線部５５ＡをＥＢＧ配線部５２に隣接させると、アナログ信号のリターン電流がＥＢＧ層を流れることになり、特定の周波数で信号が伝搬できないことになる。このことを避けるためにアナログ用信号配線部５５ＡをＥＢＧ配線部５２に隣接させずにアナログ用電源配線部５４Ａまたはグランド配線部５３に隣接させる。
【００６１】
同様に、ディジタル用信号配線部（ディジタル素子用信号配線部）５５Ｄは、ディジタルチップ１０２とディジタル用電源配線部５４Ｄの間においてディジタル用電源配線部５４Ｄに沿って配置され、さらにディジタルチップ１０２用の信号接続端子であるディジタル用信号接続端子２３Ｄとディジタル信号用の半田ボール７１とを接続している。アナログ信号の場合と同様に、ディジタル信号のリターン電流をＥＢＧ層ではなくディジタル用電源配線部５４Ｄまたはグランド配線部５３に流すことができる。
【００６２】
なお、図１３に図示したＳＩＰ１０の、信号配線部５５Ａが接続された半田ボールの隣に位置する半田ボールを、ＥＢＧ配線部５２とビアで接続し、この半田ボールをアナログ信号用の接続端子と対を成す電源接続端子とする変形が可能である。この変形によれば、ＳＩＰの外部に接続する回路装置に至るまで、信号経路と近接したリターン経路を形成することが可能で、これによりノイズ混入を更に低下することができる。
【００６３】
（実施の形態４）
図１４は本発明の実施の形態４の半導体装置のパッケージ基板に設けられたアナログ素子用電源配線部とディジタル素子用電源配線部の構造の一例を示す平面図、図１５は本発明の実施の形態４の半導体装置のパッケージ基板に設けられたグランド配線部の構造の一例を示す平面図である。さらに、図１６は本発明の実施の形態４の半導体装置のパッケージ基板に設けられたＥＢＧ配線部の構造の一例を示す平面図、図１７は本発明の実施の形態４の半導体装置の外部端子の配置状態の一例を示す裏面図である。
【００６４】
本実施の形態４は、ＥＢＧ配線部５２の変形例の構造を示すものである。図１４は電源層（Ｖ）を示しており、アナログ用電源配線部５４Ａの面積が実施の形態１に比べて小さくなり、一方、ディジタル用電源配線部５４Ｄの面積が大きくなった場合の構造を示すものである。このようにアナログ用電源配線部５４Ａの面積が小さくなった場合でも、アナログ用電源配線部５４Ａにおいて引き出し配線５６を介してＥＢＧ接続用ビア６１と接続することで、アナログ用電源配線部５４ＡとＥＢＧ接続用ビア６１とを確実に接続することができる。
【００６５】
すなわち、面積が小さくなったアナログ用電源配線部５４Ａにおいて、幅の狭い引き出し配線５６を形成し、この引き出し配線５６にＥＢＧ接続用ビア６１を接続することで、アナログ用電源配線部５４ＡとＥＢＧ配線部５２とを引き出し配線５６及びＥＢＧ接続用ビア６１を介して確実に接続することができる。なお、引き出し配線５６は、例えば、ＥＢＧ配線部５２の単位セル５２ｃの小さい面積の第２配線パターン５２ｂと同等の幅程度の引き出し用の配線である。
【００６６】
一方、ディジタル用電源配線部５４Ｄは実施の形態１より大きな面積となっているため、ディジタル用電源配線部５４Ｄにより多くのディジタル電源接続用ビア６４を接続し、これらディジタル電源接続用ビア６４を、図１５のグランド配線層（Ｇ）に示すグランド配線部５３の電源接続用ビアホールアンチパッド６３及び図１６のＥＢＧ層（Ｖ（ＥＢＧ））に示すＥＢＧ配線部５２の電源接続用ビアホールアンチパッド６３に通して、図１７に示す外部端子である半田ボール７１に直接接続している。
【００６７】
このようにディジタル側では、より多くのディジタル電源接続用ビア６４を介してディジタル用電源配線部５４Ｄと半田ボール７１を接続しているため、ディジタルチップ１０２から発生するノイズを小さくすることができる。
【００６８】
これにより、消費電力が大きく、かつ高いクロック周波数を有するディジタルチップ１０２であってもＥＢＧ配線部５２により電源ノイズを遮断することができる。
【００６９】
その結果、ディジタルチップ１０２のディジタル回路の給電インピーダンスを低下させて、ＳＩＰ（半導体装置）１０の信号の品質をさらに向上できる。
【００７０】
なお、図１４に示すようにディジタル用電源配線部５４Ｄとアナログ用電源配線部５４Ａの間には、Ｔ以上の間隔が必要である。例えば、Ｔ＝１ｍｍである。これにより、ディジタル電源ノイズがディジタル用電源配線部５４Ｄからアナログ用電源配線部５４Ａに直接干渉することを阻止できる。
【００７１】
（実施の形態５）
図１８は本発明の実施の形態５の半導体装置のパッケージ基板に設けられたアナログ素子用電源配線部とディジタル素子用電源配線部の構造の一例を示す平面図、図１９は本発明の実施の形態５の半導体装置のパッケージ基板のグランド配線部に設けられた第１のＥＢＧ配線部の構造の一例を示す平面図である。さらに、図２０は本発明の実施の形態５の半導体装置のパッケージ基板に設けられた第２のＥＢＧ配線部の構造の一例を示す平面図、図２１は本発明の実施の形態５の半導体装置の外部端子の配置状態の一例を示す裏面図である。
【００７２】
図１８〜図２１に示す本実施の形態５は、ＥＢＧ配線部５２の他の変形例の構造を示すものであり、図１８に示す電源層（Ｖ）に対してＥＢＧパターンをグランド用とディジタル用で２つ有するものである。すなわち、図２０に示すＥＢＧ層（Ｖ（ＥＢＧ））の電源用ＥＢＧ配線部（第２のＥＢＧ配線部）５８に加えて、図１９に示すグランド層（Ｇ）であるグランド配線部５３にもグランド用ＥＢＧ配線部（第１のＥＢＧ配線部）５７を形成したものである。
【００７３】
このようにグランド配線部５３にもグランド用ＥＢＧ配線部５７を形成したことにより、ＥＢＧ層の電源用ＥＢＧ配線部５８と対になるため、ノイズ遮断の効果をより大きくすることができる。
【００７４】
（実施の形態６）
図２２は本発明の実施の形態６の半導体装置の実装状態における内部配線の引き回しの一例を示す構造図である。
【００７５】
本実施の形態６は、ＳＩＰ１０のプリント基板８０への実装時の配線の接続について説明するものである。ＳＩＰ１０のグランド配線部５３はプリント基板８０のグランド配線部８１に接続され、かつディジタル用電源配線部５４Ｄはプリント基板８０の電源配線部８２に接続される。ただし、アナログ用電源配線部５４Ａは直接半田ボール７１に接続されておらず、必ずＥＢＧ配線部５２を介して接続されている。
【００７６】
アナログ用電源配線部５４Ａが、ＥＢＧ配線部５２を介することなく、半田ボール７１に接続された構造では、ディジタル用電源配線部５４Ｄとグランド配線部５３の間に誘起された電源ノイズが、プリント基板８０の電源配線部８２とグランド配線部８１の間に伝搬され、電源配線部８２からアナログ用電源配線部５４Ａに伝搬してしまう。すなわちＳＩＰ１０内のＥＢＧ配線部５２によるノイズの低減の効果を損ねてしまう。これを避けるため、アナログ用電源配線部５４Ａは、必ずＥＢＧ配線部５２を介して半田ボール７１に接続されている。
【００７７】
なお、プリント基板８０上にはオンボードデカップリングキャパシタンス１０５が搭載されているため、このオンボードデカップリングキャパシタンス１０５によりプリント基板８０でのノイズ低減が図られている。
【００７８】
（実施の形態７）
図２３は本発明の実施の形態７の半導体装置の使用例の一例を示すブロック図であり、ＳＩＰ１０をディジタルカメラ９０に組み込んだ例の構成を示すものである。
【００７９】
ディジタルカメラ９０に組み込まれたＥＢＧパターン内蔵のＳＩＰ１０において、レンズ９２を通って撮像素子９１で撮影されたイメージ情報をＳＩＰ１０内のディジタル処理部であるディジタルチップ１０２で処理し、さらに表示部９３で表示する。一方、プリンタやパーソナルコンピュータ、インターネットのｗｅｂサーバにアンテナ９４を介して通信するためのアナログ処理をＲＦ部であるアナログチップ１０１で処理する。双方の処理が行われる際に、主にディジタルチップ１０２から発生される電源ノイズをノイズ遮断手段９５によって遮断する。実施の形態１〜７においてこのノイズ遮断手段９５がパッケージ基板５１に形成されたＥＢＧ配線部５２（グランド用ＥＢＧ配線部５７及び電源用ＥＢＧ配線部５８も含む）である。
【００８０】
（実施の形態８）
図２４は本発明の実施の形態８の半導体装置の断面図を示す。本実施の形態８の半導体装置は、アナログチップ１０１とディジタルチップ１０２とが積層された構造を有する。アナログチップ１０１は、その主面がパッケージ基板５１の側に向けられ、パッケージ基板５１にフリップチップ接続される。ディジタルチップ１０２はアナログチップ１０１の上に、主面を外側にして積層される。
【００８１】
パッケージ基板５１の内部には、半田ボール７１が２次元アレイ状に配置された面に近い層から順に、電源配線部５４、ＥＢＧ配線部５２、グランド配線部５３がある。更にその上の層の中心領域には、アナログチップ用電源配線部５４Ａが設けられる。アナログチップ１０１のグランド接続端子はグランド配線部５３にビアホール６５を介して接続される。またアナログチップ１０１の電源接続端子はアナログ用電源配線部５４Ａにビアホール６６を介して接続される。電源配線部５４と外部接続用の半田ボール７１とはビアホール接続される。その電源配線部５４とＥＢＧ配線部５２とはビアホール６１Ｄで接続される。ＥＢＧ配線部５２とアナログチップ用電源配線部５４Ａとは、ＥＢＧ配線部５２のビアホール６１Ｄの位置とは反対の端部に位置するビアホール６１Ａで接続される。
【００８２】
一方、パッケージ基板５１のＥＢＧ配線部５２と同じ深さの層の端の領域には、ディジタルチップ用電源配線部５４Ｄが設けられる。ディジタルチップ用電源配線部５４Ｄは電願配線部５４とビアホール６４で接続され、さらにディジタルチップ用電源配線部５４Ｄは電源接続用パッド７２Ｐとビアホール６７で接続される。またグランド層５３はグランド接続用パッド７３Ｐとビアホール６９により接続される。電源配線部５４に直接繋がるビアホール６１Ｄにも別の電源接続用パッド７２Ｐ′が接続されている。これら電源接続用パッド７２Ｐ、７２Ｐ′及びグランド接続用パッド７３Ｐとディジタルチップ１０２とが、それぞれボンンディングワイヤ７２、７３で接続される。なお図では省略したが、上記の電源配線及びグランドの配線の他に信号の配線等が存在する。さらに、これらアナログチップ及びディジタルチップは封止用樹脂（図では省略）で封止されてパッケージ基板５１と一体化されている。
【００８３】
本実施の形態８の半導体装置では、アナログ用電源配線部５４Ａには、ＥＢＧ配線部５２を介して給電がなされる。また、アナログ用電源配線部５４ＡとＥＢＧ配線部５２の間にグランド配線部５３の層が存在する。これら２点は、図３などを参照して説明した実施の形態１と類似であり、ディジタルチップとアナログチップとの間のノイズ遮断の上で実施の形態１の半導体装置と同様な効果が得られる。
【００８４】
（実施の形態９）
図２５は本発明の実施の形態９の半導体装置の断面を示す。この半導体装置では、パッケージ基板５１のグランド配線部５３の層から上の、ディジタルチップ１０２に至る部分の構造は、実施の形態８の半導体装置と全く変わりがない。
【００８５】
図２６(a) は実施の形態９の半導体装置のパッケージ基板５１のアナログ用電源配線部５４Ａが存在する層の平面図である。図２６(b) はグランド配線部５３が存在する層の平面図である。図２６(d) はパッケージ基板裏面の平面図である。これらの平面図は、実施の形態８の半導体装置でも共通となる。
【００８６】
図２６(c) は、実施の形態９の半導体装置のパッケージ基板５１のＥＢＧ配線部５２が存在する面の平面図である。図２６(a) 〜図２６(d) 、及び図２５で示されるとおり、ＥＢＧ配線部５２はパッケージ基板５１の中程の領域にのみ形成され、右左の両端近くの領域には、それぞれ一様な金属層でなるディジタルチップ用電源配線部５４Ｄ１、及び５４Ｄ２が形成される。ディジタルチップ用電源配線部５４Ｄ１はＥＢＧ配線部５２に接している。別の言葉で述べると、両者の境界位置５４Ｔでは、一様な金属膜からＥＢＧパターンの金属膜へとパターンが変化する。ＥＢＧ配線部５２から分離されたディジタルチップ用電源配線部５４Ｄ２は、ビアホール６４により外部からの電源供給のための半田ボール７１２に接続され、またビアホール６７によりディジタルチップ１０２に電源を繋ぐためのパッド７２Ｐにも接続されている。ディジタルチップ用電源配線部５４Ｄ１は、ディジタルチップ１０２に電源を繋ぐための別のパッド７２Ｐ′、及び外部からの電源供給のための別の半田ボール７１１にビアホール６１Ｄにより接続されている。更に、ＥＢＧ配線部５２は、ディジタルチップ用電源配線部５４Ｄ１に接している側と逆の端部近くにあるビアホール６１Ａによりアナログチップ用電源配線部５４Ａに接続されている。図２６(b) にはビアホール６７，６１Ａ，６１Ｄがそれぞれグランド配線部５３と非接触に通過するようにグランド配線部５３に設けられたアンチパッド６８，６２Ａ，６２Ｄが示される。これにより、アナログチップ１０１への電源の供給経路が形成される。
【００８７】
本実施の形態９においても、アナログチップ用電源配線部はグランド層により隔離されて配置されるとともに、ディジタルチップへの電源供給経路との間にＥＢＧ配線部が介在する構成となっている。よって、電源供給経路を介したディジタルチップとアナログチップ間のノイズ漏洩の防止の点で実施の形態８の半導体装置と同等な効果を得ることができる。
【００８８】
（実施の形態１０）
図２７は実施の形態１０の半導体装置の断面を示す。本実施の形態１０の半導体装置はアナログチップ１０１、ディジタルチップ１０２の積層順が実施の形態８もしくは実施の形態９の半導体装置と逆になっている。ディジタルチップ１０２は、その主面がパッケージ基板５１の側に向けられ、パッケージ基板５１にフリップチップ接続される。アナログチップ１０１はそのディジタルチップ１０２の上に、主面を外側にして積層される。
【００８９】
図２８(a) は実施の形態１０のパッケージ基板５１の個別電源層の平面図、図２８(b) はグランド層の平面図、図２８(c) はＥＢＧ層の平面図、図２８(d) はパッケージ基板裏面の平面図である。
【００９０】
これらの図面が示すように、パッケージ基板５１の個別電源層にはアナログチップ用電源配線部５４Ａ１、ディジタル用電源配線部５４Ｄ、もう一つのアナログチップ用電源配線部５４Ａ２が互いに分離して並ぶ。中央のディジタル用電源配線部５４Ｄは基板裏面の半田ボール７１３とビアホール６４により接続されており、これにより外部から電源が供給される。ディジタルチップ１０２の電源用バンプはディジタル用電源配線部５４Ｄに繋がるビアホール６７に接続される。またディジタルチップ１０２のグランド用バンプはグランド層のグランド配線部５３に繋がるビアホール６９に接続される。アナログチップ用電源配線部５４Ａ１と５４Ａ２には外部から直接ではなく、ディジタル用電源配線部５４Ｄを介して電源が供給される。すなわち、ＥＢＧ配線部５２の中央部分がビアホール６１によりディジタル用電源配線部５４Ｄに接続され、ＥＢＧ配線部５２の両端部はビアホール６１１と６１２によりアナログチップ用電源配線部５４Ａ１，５４Ａ２にそれぞれ接続される。図２８(b) に示すとおり、基板のほぼ全面を占めるグランド配線部５３にはこれらのビアホール６１，６１１，６１２が通過するアンチパッド６２が設けられる。アナログチップ用電源配線部５４Ａ１，５４Ａ２には電源用パッド７２Ｐがそれぞれ接続され、また、グランド層とグランド用パッド７３Ｐとはビアホール６６により接続される。電源用パッド７２Ｐとアナログチップ１０１の間をボンディングワイヤ７２で接続し、グランド用パッド７３Ｐとアナログチップ１０１の間をボンディングワイヤ７３で接続することでアナログチップ１０１への給電経路が完成する。
【００９１】
本実施の形態１０では、アナログチップにいたる電源供給経路に、パッケージ基板の長さの概ね半分の有効長をもつＥＢＧパターンが介在し、またＥＢＧ配線部はグランド配線部により隔離された位置に配置される。この構造により、ディジタルチップとアナログチップの間のノイズ漏洩が有効に防止される。
【００９２】
（実施の形態１１）
図２９は実施の形態１１の半導体装置の断面を示す。本実施の形態１１の半導体装置はフリップチップ接続により基板に積層されたディジタルチップの上に、さらにアナログチップをフリップチップ接続により積層したものである。パッケージ基板５１の内部の各層の構造は実施の形態１０のパッケージ基板５１と変わりがない。同一部分には同一符号を付しているので図２７、図２８(a) 〜図２８(d) の説明をも参照されたい。
【００９３】
ディジタルチップ１０２の下面には半田ボールが配列しており、パッケージ基板５１の上面に配列するパッドに圧着接続される。そのうち中程に位置する半田ボールのいくつかはディジタルチップ１０２の内部の回路に給電するための接続バンプであり、パッケージ基板５１のディジタル配線部５４Ｄにつながるビアホール６７の先端のパッド、あるいはグランド配線部５３につながるビアホール６９の先端のパッドにそれぞれ接続される。
【００９４】
一方、ディジタルチップ１０２の周辺部には複数の貫通ビアホールが形成され、アナログチップ１０１とパッケージ基板５１との間の電気接続がこれらの貫通ビアホールを介して行われる。半田ボール３１１がアナログチップ用電源配線部５４Ａ１から伸びたビアホール６６の先端に接続されるので、貫通ビアホール３０１は電源ＶＣＣにつながる。同様に半田ボール３１３がアナログチップ用電源配線部５４Ａ２から伸びたビアホールの先端に接続されるので、貫通ビアホール３０３も電源ＶＣＣにつながる。一方、半田ボール３１２はグランド配線部５３から伸びたビアホール６５の先端に接続されるので、貫通ビアホール３０２はグランドＶＳＳにつながる。半田ボール３１４はグランド配線部５３から伸びた別のビアホールに接続されるので、貫通ビアホール３０４もグランドＶＳＳにつながる。これらの貫通ビアホール３０１〜３０４のそれぞれの他端のパッドとアナログチップ１０１のパッドとは半田ボール３５１〜３５４によりそれぞれ接続され、これによりアナログチップ１０１への給電経路が形成される。なお、図２９でも電源供給のための配線以外の配線は省略している。実際の半導体装置には、信号伝達の配線が存在する。好ましい例では、ディジタルチップとパッケージ基板との間の信号の伝達も、アナログチップに形成された貫通ビアホールを利用した信号経路を用いる。
【００９５】
本実施の形態１１でも、実施の形態１０と同様にディジタルチップとアナログチップの間のノイズ漏洩が有効に防止される。
【００９６】
（実施の形態１２）
図３０は実施の形態１２の半導体装置の断面を示す。本実施の形態１２の半導体装置はアナログチップを搭載する基板とディジタルチップを搭載する基板とを有し、全体で複合パッケージ構造となっている。
【００９７】
外部への接続用の半田ボールアレイを備えた基板５１Ｄはグランド層５３Ｄと電源層５４Ｄを備える。電源層５４Ｄは半田ボール７１３にビアホール６４Ｄで接続されており、これにより、外部からディジタルチップ用の電源電圧ＶＣＣＤが印加される。グランド層５３Ｄは半田ボール７１４と接続され、これにより、グランド電圧ＶＳＳＤが与えられる。ディジタルチップ１０２は基板５１Ｄにフリップチップ接続されて電源層５４Ｄとグランド層５３Ｄに繋がり、これにより、電源の供給を受ける。また供給される電源の安定化のためのデカップリングキャパシタンス１０４が電源層５４Ｄとグランド層５３Ｄの間に接続される。
【００９８】
基板５１Ａは、その下側から順にＥＢＧ層５２と、グランド層５３Ａと、電源層５４Ａとを備える。いずれの層も基板５１Ａのほぼ端から端に渡って形成されている。基板５１Ａは金属ピン３２１及び３２２により基板５１Ｄに固定されている。これら金属ピンはアナログチップ１０１へ電源を供給する経路の一部になっている。すなわち基板５１ＡのＥＢＧ層５２の一方の端部は基板５１Ｄの電源層５４Ｄと、ビアホール６４Ａ、金属ピン３２１及びビアホール６４Ｄを介して接続される。さらにＥＢＧ層５２の他方の端部と電源層５４Ａはビアホール６１を介して接続される。また、基板５１Ａのグランド層５３Ａはビアホール６５Ａ、金属ピン３２２及びビアホール６５Ｄを介して基板５１Ｄのクランド層５３Ｄと接続される。アナログチップ１０１は基板５１Ｄにフリップチップ接続されて電源層５４Ｄとグランド層５３Ｄに繋がり、これにより、電源の供給を受ける。電源層５４Ｄとグランド層５３Ｄの間に、電源安定化のためのデカップリングキャパシタンス１０３が接続される。
【００９９】
以上によるアナログチップ１０１への電源供給経路には、ＥＢＧ層５２が介在するので、他の実施の形態と同様にアナログチップとディジタルチップ間のノイズ遮断がなされる。
【０１００】
（実施の形態１３）
図３１は実施の形態１３の半導体装置の平面図、図３２は同半導体装置の断面図である。本実施の形態１３の半導体装置では、アナログ集積回路とディジタル集積化路の両方を形成した半導体チップを用いる。
【０１０１】
半導体チップ１００の一部領域１００Ａにはアナログ集積回路が形成される。以下では、これをアナログ部１００Ａと呼ぶ。また、これと隣接する別の領域１００Ｄにはディジタル集積回路が形成される。以下ではこれをディジタル部１００Ｄと呼ぶ。アナログ部１００Ａとディジタル部１００Ｄは、それぞれ別の電源用バンプおよびグランド用バンプを備え、これらにより個別に給電可能な構造となっている。
【０１０２】
パッケージ基板５１の構造は先に図３を用いて説明した実施の形態１のパッケージ基板と基本的に変わりがない。すなわちパッケージ基板５１の下から順にＥＢＧ配線部５２、グランド配線部５３を備える。さらにその上の層の一部領域がアナログ用電源配線部５４Ａであり、別の領域がディジタル用電源配線部５４Ｄである。ＥＢＧ配線部５２の一方の端とアナログ用電源配線部５４Ａがビアホール６１２を介して接続される。ＥＢＧ配線部５２の他方の端とディジタル用配線部５４Ｄがビアホール６１を介して接続される。半導体チップ１００のディジタル部１００Ｄの電源用バンプはディジタル用電源配線部５４Ｄとビア６７を介して接続され、グランド用バンプはグランド配線部５３とビアホール６５を介して接続される。半導体チップ１００のアナログ部１００Ａの電源用バンプはアナログ用電源配線部５４Ａとビア６６を介して接続される。電源供給用の半田ボール７１とデジタル用電源配線部５４Ｄがビア６４を介して接続されており、グランド用の半田ボールとグランド配線部５２が接続されている。
【０１０３】
以上により、アナログ部１００Ａに至る電源供給経路の途中にはＥＢＧ配線部が介在し、これにより、ディジタル部１００Ｄとアナログ部１００Ａとは直流的に接続されても特定高周波領域で遮断される。よってアナログ部とディジタル部の間のノイズ遮断の効果が得られる。
【０１０４】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の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言うまでもない。
【０１０５】
例えば、前記実施の形態１〜７においては、半導体装置がＢＧＡタイプの場合について説明したが、前記半導体装置の外部端子は半田ボール７１に限らず、ランド等であってもよい。したがって、前記半導体装置は、ＬＧＡ（Land Grid Array)等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、アナログ半導体素子とディジタル半導体素子を有する電子装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置における部品の実装レイアウトの一例を示す平面図である。
【図３】図１に示す半導体装置のパッケージ基板における内部配線の引き回しの一例を示す構造図である。
【図４】図１に示す半導体装置のパッケージ基板に設けられたアナログ素子用電源配線部とディジタル素子用電源配線部の構造の一例を示す平面図である。
【図５】図１に示す半導体装置のパッケージ基板に設けられたグランド配線部の構造の一例を示す平面図である。
【図６】図１に示す半導体装置のパッケージ基板に設けられたＥＢＧ配線部の構造の一例を示す平面図である。
【図７】図１に示す半導体装置の外部端子の配置状態の一例を示す裏面図である。
【図８】本発明の実施の形態１の半導体装置における周波数と電源ノイズの関係の一例を示す特性図である。
【図９】図１に示す半導体装置のパッケージ基板に設けられたＥＢＧ配線部と単位配線パターンの構造の一例を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の変形例のＥＢＧ配線部と単位配線パターンの構造を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１の変形例のＥＢＧ配線部と単位配線パターンの構造を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の半導体装置のパッケージ基板における内部配線の引き回しの一例を示す構造図である。
【図１３】本発明の実施の形態３の半導体装置のパッケージ基板における内部配線の引き回しの一例を示す構造図である。
【図１４】本発明の実施の形態４の半導体装置のパッケージ基板に設けられたアナログ素子用電源配線部とディジタル素子用電源配線部の構造の一例を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態４の半導体装置のパッケージ基板に設けられたグランド配線部の構造の一例を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４の半導体装置のパッケージ基板に設けられたＥＢＧ配線部の構造の一例を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態４の半導体装置の外部端子の配置状態の一例を示す裏面図である。
【図１８】本発明の実施の形態５の半導体装置のパッケージ基板に設けられたアナログ素子用電源配線部とディジタル素子用電源配線部の構造の一例を示す平面図である。
【図１９】本発明の実施の形態５の半導体装置のパッケージ基板のグランド配線部に設けられた第１のＥＢＧ配線部の構造の一例を示す平面図である。
【図２０】本発明の実施の形態５の半導体装置のパッケージ基板に設けられた第２のＥＢＧ配線部の構造の一例を示す平面図である。
【図２１】本発明の実施の形態５の半導体装置の外部端子の配置状態の一例を示す裏面図である。
【図２２】本発明の実施の形態６の半導体装置の実装状態における内部配線の引き回しの一例を示す構造図である。
【図２３】本発明の実施の形態７の半導体装置の使用例の一例を示すブロック図である。
【図２４】本発明の実施の形態８の半導体装置のパッケージ基板における内部配線の引き回しを示す断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態９の半導体装置のパッケージ基板における内部配線の引き回しを示す断面図である。
【図２６】(a) は本発明の実施の形態９の半導体装置のパッケージ基板のアナログ素子用電源配線部の構造を示す平面図、(b) は本発明の実施の形態９の半導体装置のパッケージ基板のグランド配線部の構造を示す平面図、(c) は本発明の実施の形態９の半導体装置のパッケージ基板のＥＢＧ配線部及びディジタル素子用電源配線部の構造を示す平面図、(d) は本発明の実施の形態９の半導体装置のパッケージ基板の裏面の平面図である。
【図２７】本発明の実施の形態１０の半導体装置のパッケージ基板における内部配線の引き回し示す断面図である
【図２８】(a) は本発明の実施の形態１０の半導体装置のパッケージ基板の個別電源層の平面図、(b) は本発明の実施の形態１０の半導体装置のパッケージ基板のグランド層の平面図、(c) は本発明の実施の形態１０の半導体装置のパッケージ基板のＥＢＧ層の平面図、(d) は本発明の実施の形態１０の半導体装置のパッケージ基板の裏面の平面図である。
【図２９】本発明の実施の形態１１の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態１２の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図３１】本発明の実施の形態１３の半導体装置の構造を示す平面図である。
【図３２】本発明の実施の形態１３の半導体装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  ＳＩＰ（半導体装置）
２０  バンプ（接続端子）
２１Ａ  アナログ用電源接続端子
２１Ｄ  ディジタル用電源接続端子
２２Ａ  アナログ用グランド接続端子
２２Ｄ  ディジタル用グランド接続端子
２３Ａ  アナログ用信号接続端子
２３Ｄ  ディジタル用信号接続端子
３０  封止体
５１  パッケージ基板（配線基板）
５２  ＥＢＧ配線部
５２ａ  第１配線パターン
５２ｂ  第２配線パターン
５２ｃ  単位セル（単位配線パターン）
５２ｄ  隙間
５３  グランド配線部
５４Ａ  アナログ用電源配線部（アナログ素子用電源配線部）
５４Ｄ  ディジタル用電源配線部（ディジタル素子用電源配線部）
５５Ａ  アナログ用信号配線部（アナログ素子用信号配線部）
５５Ｄ  ディジタル用信号配線部（ディジタル素子用信号配線部）
５６  引き出し配線
５７  グランド用ＥＢＧ配線部（第１のＥＢＧ配線部）
５８  電源用ＥＢＧ配線部（第２のＥＢＧ配線部）
６０  バンドギャップ
６１  ＥＢＧ接続用ビア（ビア配線）
６２  ＥＢＧ接続用ビアホールアンチパッド
６３  電源接続用ビアホールアンチパッド
６４  ディジタル電源接続用ビア（ビア配線）
７１  半田ボール（外部端子）
８０  プリント基板
８１  グランド配線部
８２  電源配線部
９０  ディジタルカメラ
９１  撮像素子
９２  レンズ
９３  表示部
９４  アンテナ
９５  ノイズ遮断手段
１００  半導体チップ
１０１  アナログチップ（アナログ半導体素子）
１０２  ディジタルチップ（ディジタル半導体素子）
１０３  アナログ用デカップリングキャパシタンス（コンデンサ素子）
１０４  ディジタル用デカップリングキャパシタンス
１０５  オンボードデカップリングキャパシタンス
【図１】
2008010859.tif 000003
【図２】
2008010859.tif 000004
【図３】
2008010859.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008010859.tif 000007
【図６】
2008010859.tif 000008
【図７】
2008010859.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008010859.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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