(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＳＩを実装するＬＳＩパッケージと、
前記ＬＳＩパッケージを実装するプリント基板と、
前記ＬＳＩパッケージに対して前記プリント基板と反対側に設けるヒートシンクと、
前記ＬＳＩパッケージと前記ヒートシンクとを電気的に接続する金属コンタクトとを有し、
前記ＬＳＩパッケージは、
前記ヒートシンク側の表面上に設ける前記金属コンタクトと電気的に接続するパッドと、
裏面上に設けるボールまたはピンと、
前記パッドと前記ボールまたは前記ピンとを接続する貫通ヴィアホールと、
前記パッド間を接続する前記パッドより幅が広いパターンとを有し、
前記プリント基板は、前記ボールまたは前記ピンと接続するグランド層を有することを特徴とするＬＳＩのシールド装置。
【請求項２】
前記金属コンタクトは、平板形状を有し、平板内に複数のＶ字型折り曲げ部を設けること
を特徴とする請求項１記載のＬＳＩのシールド装置。
【請求項３】
前記金属コンタクトは、前記ヒートシンクと前記ＬＳＩパッケージとの間に挟み込んで配
置し、前記Ｖ字型折り曲げ部の先端と前記パッドとを圧接により接続することを特徴とす
る請求項２記載のＬＳＩのシールド装置。
【請求項４】
ＬＳＩをＬＳＩパッケージに実装するステップと、
前記ＬＳＩパッケージをプリント基板に実装するステップと、
前記ＬＳＩパッケージに対して前記プリント基板と反対側にヒートシンクを設けるステップと、
前記ＬＳＩパッケージと前記ヒートシンクとを金属コンタクトに電気的に接続するステップとを有し、
前記ＬＳＩパッケージは、
前記ヒートシンク側の表面上に、前記金属コンタクトと電気的に接続するパッドを設けるステップと、裏面上にボールまたはピンを設けるステップと
、前記パッドと前記ボールまたは前記ピンとを接続する貫通ヴィアホールと前記パッド間を接続する前記パッドより幅が広いパターンを設けるステップとを有し、前記プリント基板は、グランド層と前記ボールまたは前記ピンとを接続するステップを有することを特徴とするＬＳＩのシールド方法。
【請求項５】
前記金属コンタクトは、平板形状を有し、平板内に複数のＶ字型折り曲げ部を設け、前記
ヒートシンクと前記ＬＳＩパッケージとの間に挟み込んで配置するステップと、前記Ｖ字
型折り曲げ部の先端と前記パッドとを圧接により接続するステップとを有することを特徴
とする請求項４に記載のＬＳＩのシールド方法。
【請求項６】
表面上のパッド、前記パッド間を接続する前記パッドより幅の広いパターンと、
裏面上のボールまたはピンを含むＬＳＩパッケージであって、
当該パッケージは、ＬＳＩを実装してプリント基板へ実装し、
前記ＬＳＩに対して前記プリント基板と反対側に設けるヒートシンクと、前記パッドと電気的に接続する金属コンタクトを介して、電気的に接続し、
前記パッドを前記表面から前記裏面まで貫通するヴィアホールを介して前記ボールまたは前記ピンと電気的に接続し、
前記ボールまたは前記ピンを前記プリント基板のグランド層と電気的に接続するＬＳＩパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＳＩのシールド装置、ＬＳＩのシールド方法、ＬＳＩパッケージに関し、特に、ＬＳＩをシールドして放射ノイズを低減し、且つ、ＬＳＩ近傍の実装エリアを有効活用できるＬＳＩのシールド装置、ＬＳＩのシールド方法、ＬＳＩパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）の高速化に伴い、ＬＳＩからの放射電磁波が増加し、放射電磁波に起因する装置動作上の障害を発生するケースがある。そこで、ＬＳＩからの放射電磁波を遮蔽する技術として、以下のようなものがある（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００３】
先ず、特許文献１の技術について、図１０を参照して説明する。
【０００４】
図１０を参照すると、ＬＳＩケースのシールド構造１００は、配線基板１０３と、半導体素子１０１を格納し配線基板１０３上に搭載するＬＳＩケース１０２と、ヒートシンク１０８と、配線基板１０３と接続するシールドフェンス１０４とで構成する。
【０００５】
配線基板１０３は、基準電位の電源層に接続するグランドパッド１０５を備え、シールドフェンス１０４は、コンタクト１１１部でグランドパッド１０５と電気的に接触する。シールドフェンス１０４は、ＬＳＩケース１０２とヒートシンク１０８との間に狭持する。ヒートシンク１０８は、ネジ１０９によりＬＳＩケース１０２に固定する。
【０００６】
上記構成のＬＳＩケースのシールド構造１００は、ヒートシンク１０８が、金属製のシールドフェンス１０４のコンタクト１１１部とグランドパッド１０５と接触することにより、半導体素子１０１をシールドすることができ、半導体素子１０１からの放射ノイズを低減できる。
【０００７】
次に、特許文献２の技術について、図１１を参照して説明する。
【０００８】
図１１を参照すると、デバイス遮蔽装置２００は、デバイス２０２を結合する面（プリント配線基板２０４）と、伝導性ヒートシンク２１０と、伝導性ヒートシンク２１０を結合するフィンガ・ストック２０８とで構成する。プリント配線基板２０４は、接地パッド２０６を備え、フィンガ・ストック２０８と接地パッド２０６とを着脱可能に接続する。フィンガ・ストック２０８を復元可能に圧縮して、伝導性ヒートシンク２１０をデバイス２０２に直接接続する。
【０００９】
上記構成により、伝導性ヒートシンク２１０およびフィンガ・ストック２０８は、デバイス２０２が生成する電磁エネルギを遮蔽する。
【００１０】
【特許文献１】特開平７ー０８６７８６号公報
【特許文献２】特開２００３ー１３３４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上術の特許文献１、２の技術においては、何れも、ＬＳＩチップをシールドするためのグランドパッドを配線基板（特許文献１は、配線基板１０３、特許文献２は、プリント配線基板２０４）上に設けているため、次のような課題がある。
【００１２】
第１の課題は、基板上にグランドパッドを設けているため、グランドパッドにより、信号パターンを配線するエリアが減少してしまうため、最近の高密度配線、高密度実装には対応できない点である。
【００１３】
第２の課題は、最近のＬＳＩは、非常に高速で動作するため、電源ノイズ対策として、ＬＳＩ近傍にデカプリングコンデンサを配置する必要があるが、グランドパッドにより近傍の実装エリアを占領し、デカプリングコンデンサのための実装エリアがなくなる点である。デカプリングコンデンサは、極力ＬＳＩ近傍に配置しなければ、その効果は得られないが、ＬＳＩ近傍に配置できなくなる。
【００１４】
第３の課題は、最近のＬＳＩの外部インタフェースは、高速差動信号が主流になっており、そのような回路には反射ノイズ防止のために終端抵抗がＬＳＩ近傍に必要であるが、グランドパッドでＬＳＩ近傍の実装エリアを占領し、終端抵抗が近傍に実装できない点である。ＬＳＩ近傍に終端抵抗を実装できないため、高速伝送回路の反射ノイズを防止できない。
【００１５】
本発明の目的は、ＬＳＩチップをシールドして放射ノイズを低減し、且つＬＳＩ近傍の実装エリアをデカプリングコンデンサ、終端抵抗に有効活用できる上記課題を解決したＬＳＩのシールド装置、ＬＳＩのシールド方法、ＬＳＩパッケージを提供することにある。そのため、本発明は、ＬＳＩパッケージにヒートシンクをグランド接続し、ＬＳＩチップをシールドする機能を持たせる構成をとる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のＬＳＩのシールド装置は、ＬＳＩを実装するＬＳＩパッケージと、ＬＳＩパッケージを実装するプリント基板と、ＬＳＩパッケージに対してプリント基板と反対側に設けるヒートシンクと、ＬＳＩパッケージとヒートシンクとを電気的に接続する金属コンタクトとを有し、ＬＳＩパッケージは、ヒートシンク側の表面上に設けるパッドと、裏面上に設けるボールまたはピンと、パッドとボールまたはピンとを接続する貫通ヴィアホールとを有し、プリント基板は、ボールまたはピンと接続するグランド層を有することを特徴とする。
【００１７】
ヴィアホールは、ＬＳＩを取り囲む位置に複数個設けることを特徴とする。
【００１８】
金属コンタクトは、パッドと半田付けまたは圧接により接続することを特徴とする。
【００１９】
金属コンタクトは、ヒートシンクとネジ固定または圧接により接続することを特徴とする。
【００２０】
ＬＳＩパッケージは、パッド間を接続するパターンを有し、パターンは、パッドより幅が広いことを特徴とする。
【００２１】
金属コンタクトは、平板形状を有し、平板内に複数のＶ字型折り曲げ部を設けることを特徴とする。
【００２２】
金属コンタクトは、ヒートシンクとＬＳＩパッケージとの間に挟み込んで配置し、Ｖ字型折り曲げ部の先端とパッドとを圧接により接続することを特徴とする。
【００２３】
金属コンタクトは、バネ性材料を有することを特徴とする。
【００２４】
ヴィアホールは、ＬＳＩから放射するノイズの波長の１／４以下の間隔で設けることを特徴とする。
【００２５】
本発明のＬＳＩのシールド方法は、ＬＳＩをＬＳＩパッケージに実装するステップと、ＬＳＩパッケージをプリント基板に実装するステップと、ＬＳＩパッケージに対してプリント基板と反対側にヒートシンクを設けるステップと、ＬＳＩパッケージとヒートシンクとを金属コンタクトに電気的に接続するステップとを有し、ＬＳＩパッケージは、ヒートシンク側の表面上にパッドを設けるステップと、裏面上にボールまたはピンを設けるステップと、パッドとボールまたはピンとを接続する貫通ヴィアホールを設けるステップとを有し、プリント基板は、グランド層とボールまたはピンとを接続するステップを有することを特徴とする。
【００２６】
ヴィアホールは、ＬＳＩを取り囲む位置に複数個設けることを特徴とする。
【００２７】
金属コンタクトは、パッドと半田付けまたは圧接により接続し、ヒートシンクとネジ固定または圧接により接続することを特徴とする。
【００２８】
ＬＳＩパッケージは、パッドより幅が広いパターンでパッド間を接続することを特徴とする。
【００２９】
金属コンタクトは、平板形状を有し、平板内に複数のＶ字型折り曲げ部を設け、ヒートシンクとＬＳＩパッケージとの間に挟み込んで配置するステップと、Ｖ字型折り曲げ部の先端とパッドとを圧接により接続するステップとを有することを特徴とする。
【００３０】
金属コンタクトは、バネ性材料を有することを特徴とする。
【００３１】
本発明のＬＳＩパッケージは、ＬＳＩを実装してプリント基板へ実装し、ＬＳＩに対してプリント基板と反対側に設けるヒートシンクと金属コンタクトを介して電気的に接続するＬＳＩパッケージであって、ヒートシンク側の表面上に設けるパッドと、裏面上に設けるボールまたはピンと、パッドとボールまたはピンとを接続する貫通ヴィアホールとを有し、プリント基板のグランド層とボールまたはピンとを接続することを特徴とする。
【００３２】
ヴィアホールは、ＬＳＩを取り囲む位置に複数個設けることを特徴とする。
【００３３】
パッド間を接続するパターンを有し、パターンは、パッドより幅が広いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、以下に記載するような効果を奏する。
【００３５】
ＬＳＩチップからの放射ノイズを低減することができ、かつ、ＬＳＩ近傍の実装エリアをデカプリングコンデンサ、終端抵抗の実装エリアとして活用できることである。
【００３６】
その理由は、ＬＳＩパッケージ内のヴィアホールを介してグランドピン／ボールとパッドとを接続し、金属コンタクトを介してパッドとヒートシンクとを接続し、プリント基板のグランド層とグランドピン／ボールとを接続するため、ヒートシンクは、グランド電位となり、ＬＳＩをヒートシンク、金属コンタクト、ヴィアホールによって取り囲み、シールド構造を形成するためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３８】
図１は、本発明のＬＳＩのシールド装置５０の第１の実施例を示す概略正面図、図２は、ＬＳＩパッケージ１を示す上面の概略平面図である。
【００３９】
図１を参照すると、ＬＳＩのシールド装置５０は、ＬＳＩパッケージ１と、ＬＳＩパッケージ１を実装するプリント基板９と、ヒートシンク６と、ＬＳＩパッケージ１とヒートシンク６とを電気的に接続する金属コンタクト５とで構成する。ＬＳＩパッケージ１は、ＬＳＩチップ７（以降、ＬＳＩ７と称す）を実装し、ＬＳＩ７は、ヒートスプレッダ１０で覆うよう構成する。ヒートシンク６は、ＬＳＩパッケージ１に対してプリント基板９と反対側に設ける。プリント基板９は、ＬＳＩパッケージ１のグランドピン４とグランドベタ層８（以降、グランド層８と称す）で接続する。金属コンタクト５は、パッド２とは半田付けまたは圧接により接続し、ヒートシンク６とはネジ固定または圧接により接続する。
【００４０】
図１、図２を参照すると、ＬＳＩパッケージ１は、ヒートシンク６側の表面上に設ける複数のパッド２と、裏面上に設けるグランドピン４（またはグランドボール）と、パッド２とグランドピン４とを接続する複数の貫通ヴィアホール３とで構成する。ヴィアホール３は、ＬＳＩ７を取り囲む様に複数個設ける。また、ヴィアホール３は、ＬＳＩ７から放射するノイズの波長の１／４以下の間隔で設ける。例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）用のＬＳＩの動作周波数が４ＧＨｚとすると、ＬＳＩ７からの放射ノイズの波長λは、λ＝７．５Ｃｍ（センチメートル）となり、ヴィアホール３の間隔は、λ／４≦１．８Ｃｍとする。
【００４１】
なお、ヴィアホール３、パッド２は、これらを設けるために新規にＬＳＩパッケージ１にグランドピン４を設ける必要はなく、ＬＳＩ７の動作上必要なグランドピン４、パッド２をアサインした後にそれらに付属して設ける。
【００４２】
次に、上述のように構成したＬＳＩのシールド装置５０の動作について、図面を参照して説明する。
【００４３】
図１、図２を参照すると、ＬＳＩパッケージ１の上面にＬＳＩ７を取り囲むように設けた複数のパッド２は、ヴィアホール３を介してＬＳＩパッケージ１の裏面にあるグランドピン４と電気的に接続する（導通を取る接続）。ヒートシンク６は、金属コンタクト５、パッド２、ヴィアホール３、グランドピン４を介してプリント基板９上に設けたＬＳＩ実装用パッド９ａと電気的に接続する。グランドピン４とＬＳＩ実装用パッド９ａとを半田付け接続し、グランド層８へ接続する。従って、ＬＳＩ７は、グランド電位で囲み込み、シールドすることになり、ＬＳＩ７からの放射ノイズを抑制することになる。
【実施例２】
【００４４】
図３は、本発明のＬＳＩのシールド装置５１の第２の実施例を示す概略正面図、図４は、ＬＳＩパッケージ２１を示す上面の概略平面図、図５は、金属コンタクト１５の斜視図である。なお、実施例１と同一構成要素は、同一符号で表記する。
【００４５】
実施例２が実施例１と異なる点は、ＬＳＩパッケージ２１と金属コンタクト１５とであり、異なる点についてのみ以下に説明する。
【００４６】
図４、図５を参照すると、ＬＳＩパッケージ２１は、パッド２間をパッド２より幅の広いパターンで接続し、グランドパターン１１を形成する。グランドパターン１１は、フェンス状の金属コンタクト１５でヒートシンク６をグランド接続することができ、高いシールド効果を得ることができる。
【００４７】
図３〜図５を参照すると、金属コンタクト１５は、ヒートシンク６とネジ止め固定で接続し、グランドパターン１１と圧接で接続する。従って、図１に示す実施例１の金属コンタクト５をパッド２の数だけ接続する構成と比較すると、作業性よく容易に金属コンタクト１５を接続できる。
【実施例３】
【００４８】
図６は、本発明のＬＳＩのシールド装置５２の第３の実施例を示す概略正面図である。
【００４９】
実施例３は、実施例１にチップコンデンサ１３（デカプリングコンデンサ）を取り付けた状態を示す図であり、実施例１と異なる点についてのみ以下に説明する。なお、実施例１と同一構成要素は、同一符号で表記する。
【００５０】
図６を参照すると、ＬＳＩのシールド装置５２は、ＬＳＩパッケージ２１上に設けたチップコンデンサ１３（デカプリングコンデンサ）の取り付け用パッド２を金属コンタクト２５と共用している。
【００５１】
チップコンデンサ１３をＬＳＩパッケージ２１上に設け、後付けで金属コンタクト２５をチップコンデンサ１３のパッド２に半田付けし、ヒートシンク６をグランド接続する。これにより、既存のＬＳＩパッケージ２１でもコンデンサ用のパッド２さえあれば、後付けでヒートシンク６をグランド接続することが可能である。
【実施例４】
【００５２】
図７は、本発明のＬＳＩのシールド装置５３の第４の実施例を示す概略正面図、図８は、金属コンタクト３５を示す上面の概略平面図、図９は、図８中のＡーＡ断面を示す図である。なお、実施例１と同一構成要素は、同一符号で表記する。
【００５３】
実施例４が実施例１と異なる点は、金属コンタクト１５の形状と、取り付け構造とであり、異なる点についてのみ以下に説明する。
【００５４】
図８、図９を参照すると、金属コンタクト３５は、バネ性材料の平板からなり、平板内に複数のＶ字型折り曲げ部３５ａを設ける。
【００５５】
図７〜図９を参照すると、金属コンタクト３５は、ヒートシンク６とＬＳＩパッケージ１との間に挟み込んで配置し、Ｖ字型折り曲げ部３５ａの先端３５ｂとパッド２とを圧接により接続する。金属コンタクト３５を挟み込んで配置することで、金属コンタクト３５を取り付け易くなり、作業性の向上を図ることができる。なお、板金加工でＶ字型折り曲げ部３５ａを格子状に複数設けておき、必要な位置のみ、即ち、パッド２の位置に当接するＶ字型折り曲げ部３５ａのみに折り返し曲げ加工を施して使用することで、汎用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のＬＳＩのシールド装置の第１の実施例を示す概略正面図である。
【図２】金属コンタクトを示す上面の概略平面図である。
【図３】本発明のＬＳＩのシールド装置の第２の実施例を示す概略正面図である。
【図４】金属コンタクトを示す上面の概略平面図である。
【図５】金属コンタクトの斜視図である。
【図６】本発明のＬＳＩのシールド装置の第３の実施例を示す概略正面図である。
【図７】本発明のＬＳＩのシールド装置の第４の実施例を示す概略正面図である。
【図８】金属コンタクトを示す上面の概略平面図である。
【図９】図８中のＡーＡ断面図である。
【図１０】従来技術を示す図である。
【図１１】従来技術を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、２１    ＬＳＩパッケージ
２    パッド
３    ヴィアホール
４    グランドピン
５、１５    金属コンタクト
２５、３５    金属コンタクト
３５ａ    Ｖ字型折り曲げ部
３５ｂ    先端
６    ヒートシンク
７    ＬＳＩチップ
８    グランド層
９    プリント基板
９ａ    ＬＳＩ実装用パッド
１０    ヒートスプレッダ
１１    グランドパターン
５０、５１    ＬＳＩのシールド装置
５２、５３    ＬＳＩのシールド装置
１００    ＬＳＩケースのシールド構造
１０１    半導体素子
１０２    ＬＳＩケース
１０３    配線基板
１０４    シールドフェンス
１０５    グランドパッド
１０８    ヒートシンク
１０９    ネジ
１１１    コンタクト
２００    デバイス遮蔽装置
２０２    デバイス
２０４    プリント配線基板
２０６    接地パッド
２０８    フィンガ・ストック
２１０    伝導性ヒートシンク
【図１】
0004816274.tif 000002
【図２】
0004816274.tif 000003
【図３】
0004816274.tif 000004
【図４】
0004816274.tif 000005
【図５】
0004816274.tif 000006
【図６】
0004816274.tif 000007
【図７】
0004816274.tif 000008
【図８】
0004816274.tif 000009
【図９】
0004816274.tif 000010
【図１０】
0004816274.tif 000011
【図１１】
0004816274.tif 000012