(57)【要約】【課題】導電性ボールの数を減らして小型化を図ることができるボールグリッドアレイを提供する。【解決手段】ボールグリッドアレイは、基板の一方の面に複数の半導体チップ２〜５が搭載されるとともに基板の他方の面にハンダボールが配置されている。基板でのハンダボールを配する面において複数の半導体チップ２〜５における共通の端子となるハンダボール（Ａ〜Ｈ）が配置され、この複数チップ共通の端子となるハンダボール（Ａ〜Ｈ）に、基板の配線を通して複数の半導体チップ２〜５における共通機能の端子２１〜２８，３１〜３８，４１〜４８，５１〜５８が電気的に接続されている。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１）の一方の面に複数の半導体チップ（２〜５）を搭載するとともに前記基板（１）の他方の面に導電性ボール（６）を配したボールグリッドアレイであって、
前記基板（１）での導電性ボール（６）を配する面において前記複数の半導体チップ（２〜５）における共通の端子となる導電性ボール（１０〜１７）を配し、この複数チップ共通の端子となる導電性ボール（１０〜１７）に、基板（１）の配線を通して複数の半導体チップ（２〜５）における共通機能の端子（２１〜２８，３１〜３８，４１〜４８，５１〜５８）を電気的に接続したことを特徴とするボールグリッドアレイ。
【請求項２】
前記複数チップ共通の端子となる導電性ボール（１０〜１７）を基板（１）の中央部に配置したことを特徴とする請求項１に記載のボールグリッドアレイ。
【請求項３】
前記半導体チップ（２〜５）における共通機能の端子（２１〜２８，３１〜３８，４１〜４８，５１〜５８）を基板（１）の中央部に向けて配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のボールグリッドアレイ。
【請求項４】
必要数の半導体チップを搭載し、必要ない機能のチップは配置せずに空けておくようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のボールグリッドアレイ。
【請求項５】
前記複数の半導体チップ（２〜５）のうちの２つは同じ種類の半導体チップ（２，５）であり、その同じ種類の２つの半導体チップ（２，５）は、基板（１）の中央部に配置した複数チップ共通の端子となる導電性ボール（１０〜１７）に対し対角線上に配置したことを特徴とする請求項２に記載のボールグリッドアレイ。
【請求項６】
前記複数の半導体チップ（２〜５）のうちの２つは同じ種類の半導体チップ（２，５）であり、その同じ種類の２つの半導体チップ（２，５）は、基板（１）の中央部に配置した複数チップ共通の端子となる導電性ボール（１０〜１７）に対し横に配置したことを特徴とする請求項２に記載のボールグリッドアレイ。
【請求項７】
前記半導体チップにおける共通機能の端子の配置として時計回りに並べた半導体チップと反時計回りに並べた半導体チップとを搭載したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のボールグリッドアレイ。
【請求項８】
前記複数の半導体チップ（２〜５）は基板（１）の一方の面において平面的に配置されるものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のボールグリッドアレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）に係り、詳しくは、複数の半導体チップを搭載したボールグリッドアレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９にボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）の一例を示す。基板（インターポーザ）１００の上面に半導体チップ１０１が搭載されるとともに基板１００の下面にハンダボール（バンプ）１０２が設けられ、さらに、半導体チップ１０１はモールド材１０３にて封止される。ここで、１つのＢＧＡパッケージ内、即ち、基板１００上に複数の半導体チップ１０１を平面的に並べて実装している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、基板１００上に例えば４つの半導体チップ１０１を搭載する場合、各半導体チップ１０１での同じ機能の端子に対し同数の４つのハンダボール（バンプ）１０２を設け、このハンダボール（バンプ）１０２から引き出し、ＢＧＡを搭載する基板（プリント基板等）上で電気的に接続する必要があった。
【０００４】
【非特許文献１】
インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｃ．ｎｅｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｋｇ／ｊａ／ｄｅｖ／ｃｓｐ．ｈｔｍｌ＃ｆｐ＞
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような背景の下になされたものであって、その目的は、導電性ボールの数を減らして小型化を図ることができるボールグリッドアレイを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板での導電性ボールを配する面において複数の半導体チップにおける共通の端子となる導電性ボールを配し、この複数チップ共通の端子となる導電性ボールに、基板の配線を通して複数の半導体チップにおける共通機能の端子を電気的に接続したことを特徴としている。これにより、導電性ボールの数を減らして小型化を図ることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数チップ共通の端子となる導電性ボールを基板の中央部に配置したことを特徴としている。よって、各半導体チップの共通機能端子から、複数チップ共通の端子となる導電性ボール（共通バンプ）への配線を短くすることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記半導体チップにおける共通機能の端子を基板の中央部に向けて配置したことを特徴としている。よって、各半導体チップの共通機能端子から、複数チップ共通の端子となる導電性ボール（共通バンプ）への配線を短くすることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、必要数の半導体チップを搭載し、必要ない機能のチップは配置せずに空けておくようにしたことを特徴としている。よって、例えば、３つの半導体チップの場合でも４つの半導体チップの場合でも基板を共通使用できる。また、不要チップを搭載しないことにより、コストダウンを図ることが可能となる。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記複数の半導体チップのうちの２つは同じ種類の半導体チップであり、その同じ種類の２つの半導体チップは、基板の中央部に配置した複数チップ共通の端子となる導電性ボールに対し対角線上に配置したことを特徴としている。よって、２つ用いる半導体チップが、他の半導体チップに比べ、端子数（ピン数）が多い場合でも、導電性ボール（ＢＧＡのバンプ）を有効に使用（配置）できる。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記複数の半導体チップのうちの２つは同じ種類の半導体チップであり、その同じ種類の２つの半導体チップは、基板の中央部に配置した複数チップ共通の端子となる導電性ボールに対し横に配置したことを特徴としている。よって、複数チップ共通の端子となる導電性ボール（共通バンプ）への配線を短くしたり均等化を図ることが可能となる。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記半導体チップにおける共通機能の端子の配置として時計回りに並べた半導体チップと反時計回りに並べた半導体チップとを搭載したことを特徴としている。よって、複数チップ共通の端子となる導電性ボール（共通バンプ）への配線を短くしたり均等化を図ることが可能となる。
【００１３】
請求項８に記載のように、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記複数の半導体チップは基板の一方の面において平面的に配置されるものであるとよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施形態におけるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を示す。図１において上側にはボールグリッドアレイの平面を、下側には正面を示す。
【００１５】
ボールグリッドアレイは基板（インターポーザ）１を具備し、同基板１は四角板状をなしている。基板１の一方の面である上面には第１〜第４の半導体チップ２，３，４，５が搭載されている。各半導体チップ２，３，４，５は、四角板状をなす基板１における四隅部分に位置している。つまり、複数の半導体チップ２〜５は基板１の一方の面において平面的に配置されている。半導体チップ２，３，４，５と基板１とはワイヤボンディングにて電気的に接続されている。一方、基板１の他方の面である下面には、導電性ボールとしてのハンダボール（バンプ）６が格子状に多数配置されている。
【００１６】
図２には、ボールグリッドアレイの下面図（図１におけるハンダボール６の配置面）を示す。図３は、ボールグリッドアレイの平面図であり、基板上面での配線を説明するための図である。図４は、基板１を上から見たときの基板下面での配線を説明するための図である。図５はボールグリッドアレイの一部断面を示す斜視図である。
【００１７】
図２に示すごとく、基板１の下面において中央部を除く部位にハンダボール６が多数配置されている。そのうち、四角板状をなす基板１における四隅部分に位置するボール群（バンプ群）が各半導体チップ２，３，４，５のための専用ボール（バンプ）となっている。また、基板１での中央部においては８つのハンダボール（バンプ）１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７が八角形の各角部に位置するように配置され、８ピン分の端子を構成している。８ピン（ハンダボール１０〜１７）は２つ以上の半導体チップで共通使用する端子である。共通使用する端子（ハンダボール）１０〜１７としては、例えば、シリアル通信関係、マイコンの発振子関係、リセット端子、電源関係の端子、Ａ／Ｄ入力端子、入力ポート用端子、テスト端子などである。このチップ共通の端子となるハンダボール１０〜１７は、基板１での上面と下面の配線を通して複数の半導体チップ２〜５における共通機能の端子（図３での符号２１〜２８，３１〜３８，４１〜４８，５１〜５８）と電気的に接続されている。
【００１８】
詳しくは、各半導体チップ２〜５の端子配置および中央のハンダボール１０〜１７との配線は、図５で示すごとく、基板１上に半導体チップ２が搭載され、半導体チップ２にはパッド（チップの共通機能の端子）６０が形成され、パッド６０はボンディングワイヤ６１を通して基板１上の上面側配線６２と接続されている。また、基板１での上面側配線６２と下面側配線６５とはスルーホール６３内の導体６４を通して電気的に接続されている。なお、図５では半導体チップ２を例に挙げて説明したが、他の半導体チップ３，４，５も同様である。
【００１９】
図２において、基板１での８つのハンダボール１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７は機能別の端子であり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈとする。このとき、Ａ端子から反時計回りにＢ，Ｃ…Ｈ端子を配置している。また、各チップ共通端子をＡ〜Ｈとした場合、第１〜第４の半導体チップ２〜５は、すべて共通端子Ａ〜Ｈが同じ並び（配置）になっている。即ち、４つの半導体チップ２〜５とも共通端子Ａ〜Ｈの配置は同じである。
【００２０】
より詳しくは、図３において第１の半導体チップ２には８つの端子（ボンディングパッド）２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８が備えられ、機能としてＡ端子〜Ｈ端子としている。以下同様に、第２の半導体チップ３には８つの端子（ボンディングパッド）３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８が備えられ、機能としてＡ端子〜Ｈ端子としている。第３の半導体チップ４には８つの端子（ボンディングパッド）４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８が備えられ、機能としてＡ端子〜Ｈ端子としている。第４の半導体チップ５には８つの端子（ボンディングパッド）５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８が備えられ、機能としてＡ端子〜Ｈ端子としている。各半導体チップ２，３，４，５での各共通端子Ａ〜Ｈは同じ配置であり、Ａ端子から時計回りにＢ，Ｃ…Ｈ端子を配置している。
【００２１】
より具体的には、例えば、
Ａ〜Ｄ端子はシリアル通信関係であり、ＣＬＫ（シフトクロック）用、ＳＲＸＤ（スレーブ信号）用、ＳＴＸＤ（マスタ信号）用、ＲＥＳ（通信同期初期化信号）用の各端子、
Ｅ端子は発振信号入力端子、
Ｆ端子はリセット端子、
Ｇ端子は入力信号共通ポート端子、
Ｈ端子はテスト端子、
とする等が例示できる。
【００２２】
なお、各チップ共通端子は、図２以外の端子の配置としてもよく、また、端子数は、各チップ毎に異なることも可能である。また、共通使用しないチップがあってもよい。
【００２３】
そして、各半導体チップ２，３，４，５での各共通端子Ａ〜Ｈから図３において実線で示す上面側配線が延び、図３で●で示す箇所においてスルーホールを通して下面側配線とつながっている。さらに、図４において実線で示す下面側配線が延び、チップ共通の端子Ａ〜Ｈとなるハンダボール（バンプ）１０〜１７とつながっている。
【００２４】
このように、チップ共通の端子となるハンダボール１０〜１７を基板（インターポーザ）１内で接続することにより、ハンダボールの数（バンプ数）を少なくできる。例えば、第１の半導体チップ２と第４の半導体チップ５は８０ピン、第２の半導体チップ３と第３の半導体チップ４は４０ピンだった場合、合計２４０バンプ必要となる。しかし、本実施形態によれば８ピンを共通にでき、８ピン×３チップ＝２４ピン不要となり、合計２１６バンプでよい。その結果、同じバンプピッチの場合、基板（インターポーザ）１を小型化できる。特に、共通端子（ハンダボール１０〜１７）を基板１の中央付近に集めることにより、各チップ（ＩＣ）からの配線を平均的に短くできる。
【００２５】
また、各半導体チップ２，３，４，５の共通端子を中央付近に向かせることにより、共通端子の配線がしやすくなる。
ここで、例えば、第１の半導体チップ２と第４の半導体チップ５は同じ種類のチップ（Ａ／Ｄ変換用チップ）とすることもできる。より具体的には、多チャンネルのＡ／Ｄ変換が必要な場合、第１と第４の半導体チップ２，５をＡ／Ｄ変換用にし第２の半導体チップ３を信号入力ポート用にし第３の半導体チップ４を信号出力ポート用にし、第１の半導体チップ２と第４の半導体チップ５は同じチップを用いる。この場合、同じ種類のチップである半導体チップ２，５の端子数が他の半導体チップ３，４に比べて多くなるが、図１のように半導体チップ２，５を対角線上に配置することにより、基板（インターポーザ）１のボール（バンプ）を有効的に使用（配置）できる。即ち、図２に示すように各チップ専用のボール（バンプ）を配置する場合において、バンプ数が多い半導体チップ２，５を対角に配置することにより配線長さを短くすることが可能となる。
【００２６】
以上説明してきたように、図１，２，３に示すごとく、基板１でのハンダボール（導電性ボール）６を配する面において複数の半導体チップ２〜５における共通の端子となるハンダボール（導電性ボール）１０〜１７を配し、この複数チップ共通の端子となるハンダボール１０〜１７に、基板１の配線を通して複数の半導体チップ２〜５における共通機能の端子２１〜２８，３１〜３８，４１〜４８，５１〜５８を電気的に接続した。これにより、ハンダボールの数を減らして小型化を図ることができる。
【００２７】
また、図２，３に示すごとく、複数チップ共通の端子となるハンダボール（バンプ）１０〜１７を基板１の中央部に配置した。よって、各半導体チップ２〜５の共通機能端子から、複数チップ共通の端子となるハンダボール（共通バンプ）１０〜１７への配線を短くすることができる。
【００２８】
また、図３に示すごとく、半導体チップ２〜５における共通機能の端子２１〜２８，３１〜３８，４１〜４８，５１〜５８を基板１の中央部に向けて配置した。つまり、複数の半導体チップ２，３，４，５におけるシリアル通信端子、発振端子、テスト端子など共通機能の端子をＢＧＡパッケージ内の中央部に向くように半導体チップ２〜５を配置した。よって、各半導体チップ２〜５の共通機能端子から、複数チップ共通の端子となるハンダボール（共通バンプ）１０〜１７への配線を短くすることができる。
【００２９】
また、複数の半導体チップ２〜５のうちの２つは同じ種類の半導体チップ２，５であり、その同じ種類の２つの半導体チップ２，５は、基板１の中央部に配置した複数チップ共通の端子となるハンダボール１０〜１７に対し対角線上に配置した。よって、２つ用いる半導体チップ２，５が、他の半導体チップ３，４に比べ、端子数（ピン数）が多い場合でも、ハンダボール（ＢＧＡのバンプ）を有効に使用（配置）して配線長さを短くすることができる。
【００３０】
なお、同一チップを複数個使用する場合も本実施形態の手法は有用である。
以下、別例について、図６，７を用いて説明する。
図６は図３に代わる別例のボールグリッドアレイにおける平面図であり、図７は図４に代わる別例のボールグリッドアレイにおける下面での配線を説明するための図である。
【００３１】
図６，７においては、各半導体チップ２，３，４，５からの配線をできるだけ均等化している。つまり、図６の平面図において第１の半導体チップ２は左上に、第２の半導体チップ３は右下に、第３の半導体チップ４は左下に、第４の半導体チップ５は右上に配置している。ここで、チップにおける共通端子Ａ〜Ｈの配置を２つのパターンにし、第１のパターン（Ａパターン）としてはＡ端子から時計回りにＢ，Ｃ，…Ｈ端子を配置し、第２のパターン（Ｂパターン）としては逆にＡ端子から反時計回りにＢ，Ｃ，…Ｈ端子を配置している。第１の半導体チップ２の端子配置はＡパターンであり、第２の半導体チップ３の端子配置はＢパターンであり、第３の半導体チップ４の端子配置はＢパターンであり、第４の半導体チップ５の端子配置はＡパターンである。また、基板１での共通端子（ハンダボール）Ａ〜Ｈは二列に配置され、かつ、Ａ端子から時計回りにＢ，Ｃ…Ｈ端子を配置している。
【００３２】
各半導体チップ２，３，４，５での各共通端子Ａ〜Ｈから図６において実線で示す上面側配線が延び、図６で●で示す箇所においてスルーホールを通して下面側配線とつながっている。さらに、図７において実線で示す下面側配線が延び、チップ共通の端子Ａ〜Ｈとなるハンダボール（バンプ）１０〜１７とつながっている。
【００３３】
このように、図３，４においては４つの半導体チップ２〜５とも共通端子Ａ〜Ｈの配置は同じであったが、図６，７においては２つのチップの共通端子Ａ〜Ｈの配置は同じであり、他の２つのチップの共通端子Ａ〜Ｈは別の位置となっている。即ち、第１の半導体チップ２と第４の半導体チップ５の共通端子Ａ〜Ｈの配置が同じであり、第２の半導体チップ３と第３の半導体チップ４はそれとは反対の配置（ミラー配置）となっている。また、同じ機能のチップは対角線上ではなく横並びとなるように配置している。例えば、第１の半導体チップ２と第４の半導体チップ５とがＡ／Ｄ変換用のチップであり、第２の半導体チップ３と第３の半導体チップ４とが信号入出力用のスイッチングを行うためのチップである。このようにすることにより、図３，４に比べ配線が簡単かつ均等化することができる。
【００３４】
以上のように、複数の半導体チップ２〜５のうちの２つは同じ種類の半導体チップ２，５であり、その同じ種類の２つの半導体チップ２，５は、基板１の中央部に配置した複数チップ共通の端子Ａ〜Ｈとなるハンダボール（共通バンプ）１０〜１７に対し横に配置した。よって、複数チップ共通の端子Ａ〜Ｈとなるハンダボール（共通バンプ）１０〜１７への配線を短くしたり均等化を図ることが可能となる。
【００３５】
また、半導体チップにおける共通機能の端子Ａ〜Ｈの配置として時計回りに並べた半導体チップ２，５と反時計回りに並べた半導体チップ３，４とを搭載した。よって、複数チップ共通の端子Ａ〜Ｈとなるハンダボール（共通バンプ）１０〜１７への配線を短くしたり均等化を図ることが可能となる。
【００３６】
さらに、図６の構成に対し、図８に示すように、必要数のチップを搭載し、必要ない機能のチップは配置せずに空けておいてもよい。より具体的には、例えば、図６において前述したように、第１の半導体チップ２と第４の半導体チップ５とがＡ／Ｄ変換用のチップであり、第２の半導体チップ３と第３の半導体チップ４とが信号入出力用のスイッチングを行うためのチップである。このとき、機能の高低などにより、Ａ／Ｄ変換用チップとスイッチ入出力用チップが１つずつでよい場合、図３の対角線上配置では第４の半導体チップ５と第３の半導体チップ４を配置しないと片側に２つの半導体チップ２，３が並びＢＧＡの重心がズレることになる。これに対して、図６のように横並び配置にすることにより、第４の半導体チップ５と第３の半導体チップ４を配置しない場合にも、図８のように重心が変わらないようにすることができる。
【００３７】
このようにして、２つの半導体チップの場合でも３つの半導体チップの場合でも４つの半導体チップの場合でも基板１を共通使用できる。また、不要チップを搭載しないことにより、コストダウンを図ることが可能となる。また、図６のように横に配置しようとしている同じ種類の半導体チップのうちの一方の半導体チップしか配置しない場合でも、重心が変わらない。
【００３８】
なお、基板（インターポーザ）１と各チップの接続はワイヤボンディングの場合について説明してきたが、他にも、フリップチップ実装やＣＳＰ接続でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるボールグリッドアレイを示す図。
【図２】ボールグリッドアレイの下面図。
【図３】ボールグリッドアレイの平面図。
【図４】基板の下面側配線を説明するための平面図。
【図５】ボールグリッドアレイの一部断面を示す斜視図。
【図６】別例のボールグリッドアレイの平面図。
【図７】基板の下面側配線を説明するための平面図。
【図８】他の別例のボールグリッドアレイの平面図。
【図９】従来技術を説明するためのボールグリッドアレイの一部破断図。
【符号の説明】
１…基板、２…第１の半導体チップ、３…第２の半導体チップ、４…第３の半導体チップ、５…第４の半導体チップ、６…ハンダボール、１０…ハンダボール、１１…ハンダボール、１２…ハンダボール、１３…ハンダボール、１４…ハンダボール、１５…ハンダボール、１６…ハンダボール、１７…ハンダボール。
【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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