(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ランド・グリッド・アレイ・パッケージであって、
一対の導電性層を具備し、その各々がそれ自体を貫通している複数の脱ガス・アパーチャーを有し、該一対の導電性層の内の一方の導電性層における前記アパーチャーが第１方向及び第２方向の双方で他方の導電性層における前記アパーチャーとオフセットされており、前記第１方向における隣接脱ガス・アパーチャーの間隔が前記第２方向における隣接脱ガス・アパーチャーの間隔の２倍とされており、
更に、前記一対の導電性層の間に配置された非導電性層と、
前記一対の導電性層の間に設けられた少なくとも２つの金属トレースとを具備し、それら金属トレースが略同一のインピーダンスを有する有機ランド・グリッド・アレイ・パッケージ。
【請求項２】
前記第２方向が前記第１方向と実質的に直交している、請求項１に記載の有機ランド・グリッド・アレイ・パッケージ。
【請求項３】
前記第１方向が経路指定方向である、請求項１に記載の有機ランド・グリッド・アレイ・パッケージ。
【請求項４】
前記第２方向がファン-アウト方向である、請求項１に記載の有機ランド・グリッド・アレイ・パッケージ。
【請求項５】
前記一方の導電性層における前記アパーチャーが前記他方の導電性層における前記アパーチャーと前記第１方向で互い違いとなっている、請求項１に記載の有機ランド・グリッド・アレイ・パッケージ。
【請求項６】
前記一方の導電性層における前記アパーチャーが前記他方の導電性層における前記アパーチャーと前記第２方向で互い違いとなっている、請求項１に記載の有機ランド・グリッド・アレイ・パッケージ。
【請求項７】
更に、前記一対の導電性層の上に重ね合わされた少なくとも別の１つずつの非導電性層及び導電性層と、
該少なくとも１つの別の導電性層と前記一対の導電性層との間に設けられた少なくとも１つの別の金属トレース群とを具備する、請求項１に記載の有機ランド・グリッド・アレイ・パッケージ。
【請求項８】
基板であって、
実質的に相互に積み重ねられた第１層及び第２層並びにこれら第１層及び第２層の間に挟まれた第３層を具備し、前記第１層及び前記第２層の各々が複数のアパーチャーを有し、前記第１層における前記アパーチャーの位置が第１方向で前記第２層における前記アパーチャーの位置と互い違いとされ、前記第１層における前記アパーチャーの位置が前記第１方向と実質的に直交する第２方向で前記第２層における前記アパーチャーの位置と互い違いとされ、前記第１方向における隣接アパーチャーの間隔が前記第２方向における隣接アパーチャーの間隔の２倍とされており、
更に、前記第１層及び前記第２層の間に設けられた少なくとも２つの金属トレースを具備し、これら金属とレースが前記第１方向に沿って実質的に延在している基板。
【請求項９】
前記金属トレースが前記第１方向に対する第１角度でファン-アウトしている、請求項８に記載の基板。
【請求項１０】
前記第１角度が±４５°である、請求項９に記載の基板。
【請求項１１】
前記アパーチャーが脱ガス穴である、請求項８に記載の基板。
【請求項１２】
前記第１層及び前記第２層における前記アパーチャーが格子形式に配列されている、請求項８に記載の基板。
【請求項１３】
前記第１方向が経路指定方向である、請求項８に記載の基板。
【請求項１４】
前記第１層におけるアパーチャー間の間隔が前記第１方向において１０００ミクロンであり、前記第１層におけるアパーチャー間の間隔が前記第２方向で５００ミクロンである、請求項８に記載の基板。
【請求項１５】
前記第２層におけるアパーチャー間の間隔が前記第１方向において１０００ミクロンである、請求項８に記載の基板。
【請求項１６】
前記第２層におけるアパーチャー間の間隔が前記第２方向において５００ミクロンである、請求項８に記載の基板。
【請求項１７】
前記第１方向で前記第１層及び前記第２層におけるアパーチャー間の間隔が５００ミクロンである、請求項８に記載の基板。
【請求項１８】
前記第２方向で前記第１層及び前記第２層におけるアパーチャー間の間隔が２５０ミクロンである、請求項８に記載の基板。
【請求項１９】
有機基板であって、
少なくとも２つの重ね合わ層としての頂部層及び底部層及びその間に設けられた第３の層を具備し、該頂部層及び底部層がそれら各々に形成された複数の脱ガス穴を含む脱ガス穴構造とされている有機基板において、
前記脱ガス穴が前記頂部層及び前記底部層の間で互い違いとなっている脱ガス穴格子を形成し、それら脱ガス穴が所定のピッチ間隔で前記頂部層及び前記底部層の間に交互に配置され、それら脱ガス穴が第１方向と該第１方向に実質的に直交するする第２方向とで交互に配置され、前記第１方向における隣接脱ガス穴の間隔が前記第２方向における隣接脱ガス穴の間隔の２倍とされている有機基板。
【請求項２０】
集積回路パッケージであって、
シリコン・ダイと、
前記シリコン・ダイに搭載された有機ランド・グリッド・アレイとから成る集積回路パッケージにおいて、
前記有機ランド・グリッド・アレイが
頂部層及び底部層を具備し、これら頂部層及び底部層の各々がそれ自体において複数のアパーチャーを有し、前記頂部層及び前記底部層の前記アパーチャーが第１方向において互い違いとされ、且つ該第１方向に実質的に直交する第２方向において互い違いとされ、前記第１方向における隣接アパーチャーの間隔が前記第２方向における隣接アパーチャーの間隔の２倍とされており、
更に、前記頂部層及び前記第底部層の間に設けられた一対の金属トレースを具備し、これら金属とレースが前記第１方向に沿って実質的に延在している集積回路パッケージ。
【請求項２１】
前記金属トレースが前記第１方向に対する第１角度でファンアウトしている、請求項２０に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２２】
前記第１角度が±４５°である、請求項２１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２３】
前記アパーチャーが脱ガス穴である、請求項２０に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２４】
前記第１層及び前記第２層における前記アパーチャーが格子形式で配列されている、請求項２０に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２５】
前記第１方向が経路指定方向であり、この経路指定方向における隣接アパーチャーの間隔が前記第１方向と実質的に直交する前記第２方向における隣接アパーチャーの間隔の２倍である、請求項２０に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２６】
前記第１層におけるアパーチャー間の間隔が前記第１方向において１０００ミクロンであり、前記第２層におけるアパーチャー間の間隔が前記第１方向において１０００ミクロンである、請求項２０に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２７】
前記第１層におけるアパーチャー間の間隔が前記第２方向において５００ミクロンであり、前記第２層におけるアパーチャー間の間隔が前記第２方向において５００ミクロンである、請求項２０に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２８】
前記第１方向で前記第１層及び前記第２層におけるアパーチャー間の間隔が５００ミクロンである、請求項２０に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２９】
前記第２方向で前記第１層及び前記第２層におけるアパーチャー間の間隔が２５０ミクロンである、請求項２０に記載の集積回路パッケージ。
【請求項３０】
回路アセンブリであって、
マイクロプロセッサと、
基板とより成り、
前記基板は実質的少なくとも２つの重ね合わ層としての頂部層及び底部層及びその間に設けられた第３の層を具備し、前記第１層及び前記第２層の各々が複数のアパーチャーを有し、前記第１層及び前記第２層における前記アパーチャーの位置が第１方向で互い違いとされ、且つ前記第１方向と実質的に直交する第２方向で互い違いとされ、前記第１方向における隣接アパーチャーの間隔が前記第２方向における隣接アパーチャーの間隔の２倍とされており、
前記基板は、更に、前記第１層及び前記第２層の間に設けられた一対の金属トレースを具備し、これら金属とレースが前記第１方向に沿って実質的に延在し、
更に、複数の取付け領域を有するマザーボードとより成り、前記基板が前記マザーボード上に取り付け可能となっている回路アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的にはコンピュータ・ボード及びチップ・パッケージングに関し、より詳細には有機ランド・グリッド・アレイ（ＯＬＧＡ）設計及び製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高性能半導体チップに必要される入力／出力（Ｉ／Ｏ）速度及び該Ｉ／Ｏの総数は劇的に増大されてきたので、相互接続ライン数の増大の要望がチップ・パッケージにおける低いライン・インピーダンス変動と共に増大されてきてもいる。こうした要望に対処するため、製造業者は幾つかの導体層が誘電体層によって分離されている多層パッケージを使用してきた。
【０００３】
プリント回路基板（ＰＣＢ）及び集積回路（ＩＣ）の製造において、しばしばシリコン・チップ（ダイ）がマザーボードに接続される。ダイのマザーボードへのこうした接続はパッケージとして知られる。ダイは有機ランド・グリッド・アレイ（ＯＬＧＡ）と云われる基板の一片にフリップ取り付けされ得る。このＯＬＧＡは、典型的には、プリント回路基板の製造において共通して使用されているＦＲ４材のコアから形成される。
【０００４】
ＯＬＧＡボードの２つの側面には、典型的には、一連の重ね合わせ層が誘電体材及び導電性材の交互層から形成されている。パターンは、当業界では公知であるのでここではこれ以上説明しない湿式エッチング等の様々なエッチング・プロセスを介して金属或は導電体の層内に構築され得る。バイアと云われる穴又はホールを介してのメッキは金属から成る様々な層間の相互接続を作るために使用される。これら層及びバイアを用いて、相互接続の幾つかの層は構築され得る。
【０００５】
ＯＬＧＡパッケージング技術において、入力／出力機能はそうした層間の金属トレースを用いて達成される。そうしたトレースは典型的にはグループ分けされる。各トレースはその幾何形状及びＯＬＧＡ上での配置によって作り出されるインピーダンスを有する。製造技術及び材料要件によって、ＯＬＧＡパッケージは適切な動作を可能とするために金属層内に形成される多数の脱ガス穴を必要とする。脱ガス穴はガスが蒸発又は気化して、泡がパッケージ内に形成されないようにしている。
【０００６】
トレースは脱ガス穴の上若しくは下に経路指定され得るか、脱ガス穴回りに経路指定され得るか、或は、それらの組合せとなり得る。トレースはＯＬＧＡ上の同一箇所にはないので、それらトレースはインピーダンス変動或は不釣り合いを有する。ＯＬＧＡトレースのインピーダンス変動は２つの分離した源、即ち、製造変動及び設計変動から引き起こされる。製造変動及び設計変動は、全体的なインピーダンスの変動或は不釣り合いを生ずるように静的に付加される。
【０００７】
製造変動は、トレース幅、トレース厚み、誘電体厚み、並びに、誘電体の誘電率の変動を含むトレースの幾何形状変動から生ずる。設計変動はパッケージ設計から導入される。トレースがＯＬＧＡ内に走らされると、それらトレースは経路指定された方向及びファン-アウト方向を有する。トレースはダイからそのパッケージまで経路指定されなければならない。トレースが経路指定されると、そのトレースの方向は経路指定方向と云われる。ファン-アウト方向はその経路指定方向から典型的には４５゜であり、＋４５゜か或は−４５゜かの何れかである。
【０００８】
典型的な脱ガス穴のパターンは、図１に示されるように、２つの層間を垂直方向に整合された脱ガス穴から成るグリッド様（格子状）アレイを有する。図１において、上部層（頂部層）及び底部層における脱ガス穴１０２はｘ方向及びｙ方向で正確に整合されている。トレース１及びトレース２等のトレースが図１に示されるような脱ガス穴整合方式と共に使用されると、トレース１は、トレース２と比較して、当該トレース１の上下双方における導電性層からの金属をより少なく有する。トレース１及び２の上下における金属量の相違は、これらトレースがファン-アウト方向へ走らされるときまで継続する。図１の脱ガス穴パターンは、それだけで約２０％程度である設計インピーダンス変動に到ることになる。
【０００９】
図２に示される別の脱ガス穴パターンは、次の層における脱ガス穴２０４から互い違いに配置された脱ガス穴２０２のグリッド様アレイを有する。図２における脱ガス穴は層間でｘ方向に互い違いに配置されている。脱ガス穴間の距離はピッチとして知られている。図２における各種層の脱ガス穴はｘ方向に半ピッチだけ互い違いに配置されている。トレース３及びトレース４等のトレースが図２に示されるような脱ガス穴整合方式と共に使用されると、トレース３は、トレース４と比較して、当該トレース３の上下双方における導電性層からの金属をより少なく有する。これらトレース上下における金属量に関する変動は、脱ガス穴の互い違い配置のために、ｘ方向から４５゜の角度でのファン-アウト状態で低下させられる。更に重要な設計インピーダンス変動は図２における脱ガス穴パターンに伴って提供される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した理由や、本明細書を読んで理解した当業者には明らかとなるような下述の他の理由のため、ＯＬＧＡパッケージにおける設計変動を減ずる脱ガス穴パターンの要望が当業界にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
ＯＬＧＡパッケージは、一対の導電性層であり、各層がそれ自体を貫通する多数の脱ガス・アパーチャーを有して、前記層の前記アパーチャーが第１方向及び第２方向の双方で互い違いに配置させられていることから成る一対の導電性層と、導電性層間に配置された非導電性層と、前記導電性層対間の一対の金属トレースであり、該トレースが略同一インピーダンスを有することから成る一対の金属トレースとを備えている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本実施例の以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成すると共に、本発明が実施され得る例示目的の特定実施例が示されている添付図面が参照される。理解して頂きたいことは、他の実施例が利用され得て、本発明の範囲から逸脱すること無しに、構造的変更が為され得ることである。
【００１３】
図３Ａは、本発明の一実施例３００に係る脱ガス穴形態を示している。実施例３００は、（図３Ｃ）誘電体層３０６を挟み込んでいる少なくとも２つの重ね合わせ金属層３０２及び３０４を有するＯＬＧＡを備える。金属層３０２及び３０４の各々は、それぞれ、複数のアパーチャー又は穴３０８及び３１０をその中に有する。金属層３０２及び３０４は垂直方向に整合されると、それら層は積み重ねられ、実施例３００は図３Ａで参照されるようにｘ方向及びｙ方向の双方において互い違いに配置されている層３０２における脱ガス穴３０８と層３０４における脱ガス穴３１０とを有する。ｘ及びｙが選択されているが、任意の座標系が本発明の範囲から逸脱すること無しに使用され得る。
【００１４】
図３Ｂにも示される一実施例において、脱ガス穴は格子パターン状に配列されおり、一方方向における格子定数と、他の実質的に直交する方向における第２の格子定数とを有する格子パターンを形成している層３０２及び３０４における脱ガス穴を具備している。説明の簡略化の目的で、格子パターンはｘ方向における第１格子定数とｙ方向における第２格子定数とを具備して図３に示されている。この実施例において、脱ガス穴格子パターンは層３０２から層３０４までｘ方向及びｙ方向の双方において互い違いに脱ガス穴を有している。言い換えれば、上方から見られる脱ガス穴格子パターンにおいて、即ち積み重ねられた層３０２及び３０４を見下ろした場合、ｘ方向及びｙ方向の双方において層３０２の脱ガス穴３０８が層３０４の脱ガス穴３１０と交互配置又は互い違い配置となっている。
【００１５】
各脱ガス穴３０８或は３１０は、ｘ及びｙ座標における位置をｚ座標位置と共に有している。そのｚ方向は図３Ａで最も明示されている。各層における全ての脱ガス穴のｚ座標は同一である。層３０２における全ての脱ガス穴３０８のｚ座標は層３０４における全ての脱ガス穴３１０のｚ座標とは異なるが、層３０２における全ての脱ガス穴３０８に対して同一である。図３Ｂから明らかなように、実施例３００において、各脱ガス穴はｘ方向及びｙ方向において異なる層における脱ガス穴と隣接し且つ異なるｚ座標を有する。脱ガス穴は、層３０２から層３０４までｘ方向及びｙ方向の双方においてｚ座標が互い違いとなっている。実施例３００における各脱ガス穴は、ｘ，ｙ，ｚ座標の唯一の組を有する。
【００１６】
一実施例において、第１格子定数、即ちｘ方向における格子定数は脱ガス穴３０８及び３１０の径の２倍のピッチ又は間隔３１６を有する。この実施例において、第２格子定数、即ちｙ方向における格子定数は脱ガス穴３０８及び３１０の径に等しいピッチ３１８を有する。別の実施例において、第１格子定数は５００ミクロンであり、第２格子定数は２５０ミクロンである。この実施例において脱ガス穴の径は２５０ミクロンである。それ故に、層３０２或は層３０４の何れかにおける隣接脱ガス穴間の最小間隔は約５００ミクロンである。
【００１７】
上述したトレースは、典型的には、グループ分けさせられる。トレース３１２及び３１４は図３Ｂ及び図３Ｃに示されている。しかしながら理解して頂きたいことは、３つ以上のトレースをグループ分けでき、そうした付加的なトレースは本発明の範囲内にあることである。各トレースは第１の経路指定方向を走って、第２のファン-アウト方向へファンアウトされ得る。典型的には、ファン-アウトは経路指定方向から＋４５゜或は−４５゜の角度で行われている。上述したように、それぞれのトレースの上下における層からの金属量が異なる別個のそれらトレースは不釣り合いなインピーダンスを有することになる。図３の実施例で示された脱ガス穴の互い違いピッチ形態によって、金属層３０２及び３０４の間に経路指定されたトレース３１２或は３１４等の信号トレースは、それらの各トレース路における各層から概略で同一数の脱ガス穴を有することになる。更に、トレース３１２或は３１４等の各信号トレースは該当トレースの上下における金属量をも有し、その金属量が、同様に経路指定された他方のトレースの上下における金属の量とより緊密に一致している。
【００１８】
図３に示されるトレース形態において、トレース３１２及びトレース３１４は最も不利な可能性があるトレース・ラインを走る位置決め、即ち、それらトレース間で最も大きなインピーダンス変動を有するトレース・ライン対を作り出すように走る位置決めとされている。図から理解して頂けるように、トレース３１４は、その経路指定された方向を走る際に、各層における脱ガス穴の中心をそれら脱ガス穴の略中心で横切っている。他方、トレース３１２はその経路指定された方向を走っているが、各層における脱ガス穴のエッジを横切っている。この最も不利な場合のシナリオでは、設計考慮によってのインピーダンス変動は異なる脱ガス穴形態の設計によるインピーダンス変動を凌いで著しく低減され得る。
【００１９】
もし図３の形態でのトレースに対する主要経路指定方向が実質的にｘ方向であれば、ｘ方向に経路指定されたトレースはそのｙ座標に関して何等制約を受けない。換言すれば、ｘ方向に経路指定されたトレースはそのｙ座標位置と云う点において自由に上下に移動させることができる。もし多重信号ラインがｘ方向に沿って密に経路指定されたならば、脱ガス穴形態は浪費スペースの量を低減することになる。
【００２０】
図３に示される本実施例の設計変動によるインピーダンスの低減は、経路指定方向から４５゜のファン-アウト方向においてよりいっそう顕著となる。これは図３Ａで判明され得る。トレースがｘ方向に経路指定されて、該ｘ方向から４５゜でファンアウトさせられると、それらトレースは当該トレースの上下双方における脱ガス穴を横切る。トレースがその経路指定方向から、＋或は−の何れであろうが、概略で４５゜で走っていれば、脱ガス穴を横切ることになる。図面から見ることができるように、各トレース３１２及び３１４は概略で同一数の脱ガス穴を横切り、そして概略同一の脱ガス穴面積を覆っている。換言すれば、各トレース３１２及び３１４は、ファン-アウト方向に走っている際、該当トレースの上下の金属量の変動が相当より少なくなる。これは設計考慮によってインピーダンスを更に低減する。
【００２１】
設計要因による最も不利な場合のインピーダンス変動は実施例３００に示される脱ガス穴形態によって著しく低減される。トレース上下における金属量の大きな変動を削除することは、設計要因によるインピーダンスを低減する。トレースは実施例３００の脱ガス穴形態による配置を強要するより少ない気遣いで経路指定が為され得る。
【００２２】
図４は、本発明の集積回路４００のブロック構成図を図示している。この集積回路４００は入力信号或は制御信号を受信する。こうした信号は内部回路４０４による処理のためにＯＬＧＡパッケージ４０２に結合可能である。ＯＬＧＡ４０２は図３に関して上述されたように配列され得る。この集積回路は任意のタイプの集積回路であることが可能であり、プロセッサ、メモリ、メモリ・コントローラ、或は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むが、それらに限定されることはない。
【００２３】
図５は本発明の回路パッケージ実施例５００を示している。実施例５００において、シリコン・ダイ５０２の接続はマザーボード５０４のＯＬＧＡ部に為されている。一実施例において、シリコン・ダイはボード上にフリップ取り付けされている。ＯＬＧＡは図３に関して上述されたように配列され得る。また別の実施例において、図３に関して上述されたＯＬＧＡはマザーボード上のソケットに取り付け可能となる。そうした回路パッケージは当業者には公知なプロセッサ或は他の電子コンポーネントをも含むことができる。
【００２４】
他の実施例において、本発明のＯＬＧＡパッケージは、チップ・セット及びプロセッサ・パッケージング等々に対してのような形態で使用可能である。ＯＬＧＡパッケージング技術を用いての任意のプロセッサ製品は本発明の実施例の内の１つを具現化できる。
【００２５】
理解して頂きたいことは、以上の説明は例示的目的のものであり、制限的ではないことである。数多くの他の実施例は、以上の説明を読んで理解した当業者には明らかとなるであろう。それ故に本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲をそうした請求項が付与される均等物の全範囲と共に参照して決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、先行技術に係る脱ガス穴形態の上面図である。
【図２】図２は、別の先行技術に係る脱ガス穴形態の上面図である。
【図３】図３Ａは本発明の一実施例に係る脱ガス穴形態の斜視図であり、図３Ｂは図３Ａに示される実施例の上面図であり、図３Ｃは図３Ｂに示される実施例の３Ｃ−３Ｃ線で切断された場合の断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る集積回路のブロック構成図である。
【図５】図５は、本発明のパッケージ実施例の側面図である。
【符号の説明】
３００    脱ガス穴形態
３０２，３０４    金属層
３０８，３１０    脱ガス穴（脱ガス・アパーチャー）
３１６，３１８    ピッチ又は間隔
３１２，３１４    トレース
４００    集積回路
４０２    ＯＬＧＡパッケージ
４０４    内部回路
５００    回路パッケージ
５０２    シリコン・ダイ
５０４    マザーボード
【図１】
0004671470.tif 000002
【図２】
0004671470.tif 000003
【図３】
0004671470.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004671470.tif 000006