(57)【要約】      （修正有）【課題】配線基板の下面のボールの配置を考慮し、配線の配置スペースをより多く確保することで、設計自由度の向上が期待できる配線基板とそれを用いた半導体装置を提供する。【解決手段】配線電極ならびに半導体チップの電極パッドと接続するワイヤーボンドパッドを上面に配置し、外部電極と接続するボールパッド１０９を下面に配置し、層間を電気的に接続するビアを設ける配線基板２０１であって、前記ボールパッド１０９は、配線基板２０１の外周に沿って複数の列状に配置し、最内側の列中、または複数の列中にある一つもしくは複数個のものが間引かれた状態に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線電極ならびに半導体チップの電極パッドと接続するワイヤーボンドパッドを上面に配置し、外部電極と接続するボールパッドを下面に配置し、層間を電気的に接続するビアを設ける配線基板であって、前記ボールパッドは、配線基板の外周に沿って複数の列状に配置し、最内側の列中、または複数の列中にある一つもしくは複数個のものが間引かれた状態に配置されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
列中において中央に位置する一つもしくは複数個のボールパッドを間引くことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
列中から間引くボールパッドの数を任意に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項４】
最内側の列中において均等の間隔で一つもしくは複数個のボールパッドを間引くことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項５】
列中から間引いたボールパッドが最内側の列よりも内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項６】
最内側の列よりも内側に配置するボールパッドの数を任意に設定することを特徴とする請求項５に記載の配線基板。
【請求項７】
最内側の列中において均等の間隔で一つもしくは複数個のボールパッドを間引き、間引いたボールパッドが最内側の列よりも内側に配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載の配線基板。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の配線基板において、前記配線基板の上面に半導体チップを接着して搭載し、前記半導体チップの電極パッドとワイヤーボンドパッドを接続し、前記半導体チップを含む前記配線基板の上面を封止樹脂で封止してなる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板およびそれを用いた半導体装置に関し、設計自由度の向上を図る技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置について図面を参照しながら説明する。図１６は半導体装置の断面を示し、図１７におけるＣ−Ｃ´断面図であり、図１７は半導体装置の配線基板の下面におけるボールパッドの配置を示す平面図であり、図１８は樹脂封止前の半導体装置を表層側から見た平面図である。
【０００３】
図１６〜図１８において、半導体装置の配線基板２０１は絶縁性樹脂よりなり、上面に配線基板（図示省略）およびワイヤーボンドパッド２０６を有し、下面に複数の外部パッド電極（図示せず）が形成され、外部パッド電極上に外部端子としてのボール２０２、２１２が形成されている。
【０００４】
ボール２０２、２１２は半田ボールであって、実装基板への二次実装の際の高接続信頼性のために付設されるものであり、配線基板２０１の下面に格子状に配置されている。
配線基板２０１の外周に沿って複数の列状、ここでは４列状に配置した外周列のボール２０２は、ワイヤーボンドパッド２０６と基板内部で電気的に接続する外部パッド電極上に形成したものであり、外周列のボール２０２が配線基板２０１の中心部に配置するボール２１２を囲んでいる。
【０００５】
半導体チップ２０３は配線基板２０１の上面２０７に接着して搭載されており、半導体チップ２０３の電極パッドと配線基板２０１のワイヤーボンドパッド２０６とを金属細線２０４で電気的に接続している。半導体チップ２０３を含む配線基板２０１の上面２０７は絶縁性の封止樹脂２０５で封止している。配線基板２０１、半導体チップ２０３ともに全体として直方体形状であり、四方の側面は上面、下面に対して垂直方向に形成されている。
【０００６】
このようなＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）タイプの配線基板の配線基板は、多ピン化に対応できる構造ではあるが、多ピン化が進むにつれて配線の配置スペースなどの確保が困難になっている。その対策として、例えば特許文献１に記載するもののように、ビアと配線をペアで配線基板内に効率的に配置する方法が考えられている。
【特許文献１】特開２００３−２７３２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＢＧＡタイプの半導体装置では、以下のような課題がある。配線基板の下面に配置するボールパッドは均等に配置されているために、半導体素子が多ピンになると配線数が増加して配線基板上に配置するビアの数も増加する。
【０００８】
このため、多ピン化傾向が強まるとボール間に配線するためのスペースを確保することが困難になることが重要課題となっている。このような多ピン化傾向に対して、特にワイヤーボンドパッドでは多段になる構造のものが多い。しかし、配線基板の表層ではビアが配線を配置するためのスペースを奪い、また、配線基板の裏面層ではビアとボールパッドがほとんどのスペースを占め、配線をするためのスペースが確保困難になっている。
【０００９】
本発明は配線基板の下面のボールの配列に着目し、配線基板の下面のボールの配置を考慮し、配線の配置スペースをより多く確保することができる配線基板およびそれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の配線基板は、配線電極ならびに半導体チップの電極パッドと接続するワイヤーボンドパッドを上面に配置し、外部電極と接続するボールパッドを下面に配置し、層間を電気的に接続するビアを設ける配線基板であって、前記ボールパッドは、配線基板の外周に沿って複数の列状に配置し、最内側の列中、または複数の列中にある一つもしくは複数個のものが間引かれた状態に配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、列中において中央に位置する一つもしくは複数個のボールパッドを間引くことを特徴とするものである。
また、列中から間引くボールパッドの数を任意に設定することを特徴とするものである。
【００１２】
また、最内側の列中において均等の間隔で一つもしくは複数個のボールパッドを間引くことを特徴とするものである。
また、列中から間引いたボールパッドが最内側の列よりも内側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、最内側の列よりも内側に配置するボールパッドの数を任意に設定することを特徴とするものである。
また、最内側の列中において均等の間隔で一つもしくは複数個のボールパッドを間引き、間引いたボールパッドが最内側の列よりも内側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の半導体装置は、前記配線基板の上面に半導体チップを接着して搭載し、前記半導体チップの電極パッドとワイヤーボンドパッドを接続し、前記半導体チップを含む前記配線基板の上面を封止樹脂で封止してなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ワイヤーボンドパッドをワイヤの最大長にまで離して置けるので大きなチップを搭載する配線基板に適用できる。ワイヤーボンドパッドの外側にもビアが打てるのでボール配置の自由度が向上し、ボールパッド間の配線の配線自由度が向上する。電源リングとワイヤーボンドパッドとの間を広げることができ、電源リングの数を増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の半導体装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図３は本発明の第１の実施の形態における配線基板を示す図であり、図１は配線基板を表層側から見た平面図であり、図２は配線基板の下面におけるボールパッドの配置を示す平面図であり、図３は配線基板の下面におけるボールパッドの配置の一部分を示す拡大平面図である。
【００１７】
図１〜図３において、配線基板２０１は、例えば有機樹脂よりなる多層配線構造をなし、外見寸法が２３ｍｍ角である。配線基板２０１の下面に設けるボールパッド１０９は基板外周に沿って４列で格子状に配置する外周列のものと、基板の中心部に格子状に配置するものがあり、それぞれ１.０ｍｍの均等な間隔で配列している。
【００１８】
このボールパッド１０９は配線基板１０１の内部においてビア１１０に電気的に接続しており、ボールパッド１０９の上には、図１６に示したものと同様に、ボール（外部電極端子）２０２、２１２を形成する。ボール（外部電極端子）２０２、２１２は半田ボールであって、実装基板へ二次実装する際の高接続信頼性を確保するために付設されるものであり、配線基板３の底面に格子状に配置される。
【００１９】
配線基板１０１の表層面（上面）１０２には、配線電極（図示省略）を配置するとともに、基板中心部に置いた半導体チップ１０３の周囲に電源リング１０４、１０５を２重に配置し、さらに電源リング１０４、１０５の周囲にワイヤーボンドパッド１０７、１０８を２列状に配置してある。
【００２０】
半導体チップ１０３の電極パッドは半導体チップ１０３の上面の４辺の縁端に沿って内側と外側とに多段状に、かつ千鳥状に配置しており、半導体チップ１０３の各電極パッドと各ワイヤーボンドパッド１０７、１０８および各電源リング１０４、１０５とを金属細線１０６によって接続している。
【００２１】
この金属細線１０６は、半導体チップ１０３の内側の電極パッドから第２のワイヤーボンドパッド１０８に引き出し、半導体チップ１０３の外側の電極パッドから第１のワイヤーボンドパッド１０７およびその内側にある各電極リング１０４、１０５に引き出す。
【００２２】
図２および図３に示すように、配線基板２０１の外周列のボールパッド１０９は、最内側の一列目(Ｂ１)の列中、または複数の列中にある一つもしくは複数個のものが間引かれた状態に配置されている。
【００２３】
ところで、ボールパッド１０９を配置している面に配線する際に、図３のＢ-Ｂ’に示すように、ボールパッド１０９の間にビア１１０を配置し、配線基板２０１の表層側の配線１１２と最下層の配線１１１とをビア１１０で接続する場合には、このビア１１０が配線の障害となってそのビア１１０に接続する配線以外の配線を配置する事ができなくなる。
【００２４】
しかし、図３のＡ-Ａ’に示すように、ボールパッド１０９の間に配線１１１が密集する場合にあっても、ボールパッド１０９を間引いた箇所にビア１１０を配置することで、ボールパッド１０９の間にビア１１０が存在せず、ビア１１０に阻害されることなく他の配線を行うことが可能となる。
【００２５】
これにより、従来のボールパッド１０９の配置であればビア１１０が邪魔になって配線することができない状況にあっても、従来の構造においてボールパッド１０９のあったスペースを利用してビア１１０を配置することで、配線基板２０１においてボールパッド１０９の間に配線を引き出す配線配置の自由度が向上する。
【００２６】
図４および図５は本発明の第２の実施の形態における配線基板を示すものであり、図４は配線基板を表層側からみた平面図であり、図５は配線基板の下面におけるボールパッドの配置を示す平面図である。
【００２７】
図４および図５に示すように、配線基板２０１の外周列のボールパッド１０９は、最内側の列中、または複数の列中の中央部分にある一つもしくは複数個のものが間引かれた状態に配置されている。
【００２８】
これにより、中央部のボール２１２と外周列のボール２０２との間に配線のための配置スペースが多く確保できる。また、半導体チップ１０３の内側の電極パッドと第２のワイヤーボンドパッド１０８とを接続する金属細線の長さに余裕がある場合には、第２の電源リング１０５と第１のワイヤーボンドパッド１０６との間の配線の配置スペースがより多く確保でき、配線配置およびビア配置の自由度が向上する。
【００２９】
図６および図７は本発明の第３の実施の形態における配線基板を示す図であり、図６は配線基板を表層側からみた平面図であり、図７は配線基板の下面の平面図である。
図６および図７に示すように、配線基板２０１の外周列のボールパッド１０９は、最内側の列中のボールパッド１０９を均等の間隔で間引いて配置している。
【００３０】
これにより、均等な間隔で配線の配置スペースが確保できるので編集が容易になり、図１〜図３に示したものよりも配線の自由度が向上する。
図８および図９は本発明の第４の実施の形態における配線基板を示す図であり、図８は配線基板を表層側からみた平面図であり、図９は配線基板の下面の平面図である。
【００３１】
図８および図９に示すように、配線基板２０１の外周列のボールパッド１０９は、最内側の列中、または複数の列中の中央部分にある一つもしくは複数個のものを間引き、間引いたボールパッド１０９を最内側の列よりさらに内側へ移動させた状態に配置されている。
【００３２】
これは各接続端子に対して信号を割り当るのに際し、ボールパッド１０９の数を減らすことができない場合に有効な構成であり、この構成により、ボールパッド１０９の数に余裕がない場合においても必要なボール数を確保しつつ、最内側の一列目のボール２０２の間に配線の配置スペースが確保でき、配線の自由度が向上する。
【００３３】
図１０および図１１は本発明の第５の実施の形態における配線基板を示す図であり、図１０は配線基板を表層側からみた平面図であり、図１１は配線基板の下面の平面図である。
【００３４】
図１０および図１１に示すように、配線基板２０１の外周列のボールパッド１０９は、最内側の列中のボールパッド１０９を均等の間隔で間引き、間引いたボールパッド１０９を最内側の列よりさらに内側へ移動させた状態に配置されている。
【００３５】
これにより、ボールパッド１０９の数に余裕がない場合においても必要なボール数を確保しつつ、最内側の一列目のボール２０２の間に配線の配置スペースが確保でき、配線およびビアの配置の自由度が向上する。
【００３６】
図１２および図１３は本発明の第６の実施の形態における配線基板を示す図であり、図１２は配線基板を表層側からみた平面図であり、図１３は配線基板の下面の平面図である。
【００３７】
図１２および図１３に示すように、配線基板２０１の外周列のボールパッド１０９は、最内側の列中の中央部分にある一つもしくは複数個のものを間引き、間引いたボールパッド１０９を最内側の列よりさらに内側の位置で、かつ最内側の一列目の四隅に対応する位置へ移動させた状態に配置されている。
【００３８】
これはボールパッド１０９の数を減らすことなく、外周列のボールパッド１０９の最内側の一列目よりも内側の部分に、配線を配置するスペースの余裕を確保したい場合に有効な構成であり、これにより、ボールパッド１０９の数に余裕がない場合においても必要なボール数を確保しつつ、中央列のボール２１２と外周列の最内側のボール２０２との間に配線の配置スペースが確保でき、配線の自由度が向上する。
【００３９】
ところで、実際的な態様において、例えば、配線基板２０１の外形寸法２３ｍｍ角に対して、これに搭載する半導体チップ１０３の面積は約１８ｍｍ２から５０ｍｍ２である。多ピン化のために、半導体チップ１０３の多数の電極パッドが電極パッド間を小ピッチにして、かつ千鳥状に配置している。また、半導体チップ１０３の内側の電極パッドと第２のワイヤーボンドパッド１０８までの金属細線の長さは最大が約５ｍｍ程度である。
【００４０】
このような２３ｍｍ角の配線基板２０１において、半導体チップ１０３の面積が約１８ｍｍ２と小さい場合には、第２の電源リング１０５と第１のワイヤーボンドパッド１０７の間にスペースがある程度は確保でき、その間にビア１１０を配置することができる。このため、表層および裏面の配線層においてビア１１０に配線のスペースを奪われて配線できないという事態は少ない。
【００４１】
一方、同一の外形寸法の配線基板２０１に対して半導体チップ１０３の面積が５０ｍｍ２と大きい場合には、半導体チップ１０３の一辺の長さが配線基板２０１の約半分をも占める長さとなり、配線基板２０１の下面においては半導体チップ１０３の縁端のすぐ側にボールパッド１０９が位置していることになるので、配線するスペースが確保できなくなり、多ピンの半導体チップ１０３を搭載することが不可能になる。
【００４２】
しかし、上述したように、ボールパッド１０９を間引くことや、移動させることにより、配線およびビア１１０を配置できるスペースが確保できるため、外周列の内側から２列目の真上の位置まで第２のワイヤーボンドパッド１０８を配置できる。つまり、第１のワイヤーボンドパッド１０７および第２のワイヤーボンドパッド１０８を従来よりも外側に配置できる。
【００４３】
この構成を本発明の第７の実施の形態として図１４および図１５に示す。図１４は配線基板を表層側からみた平面図であり、図１５は配線基板の下面の平面図である。
図１４および図１５に示すように、配線基板２０１の外周列のボールパッド１０９は、最内側の列中のボールパッド１０９を均等の間隔で間引いて配置している。この構成は先に図６および図７に示したものと同じであり、本実施の形態を説明するために例示するものであり、配線基板２０１の構成は図１４および図１５に限るものではなく、必要に応じてボールパッド１０９を間引くことが可能であることを示すものである。
【００４４】
これにより、配線およびビア１１０を配置できるスペースが確保できるので編集が容易になり、第１のワイヤーボンドパッド１０７および第２のワイヤーボンドパッド１０８を従来よりも外側に配置できるので、大きなサイズの半導体チップ１０３を搭載しても、従来の２本の電源リング１０４、１０５を配置するスペースが確保できる。さらに、従来よりも電源リングの数を増やすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明にかかる配線基板およびそれを用いた半導体装置は、配線基板の下面における電極パッドの配置形態を必要に応じて変形することにより、従来よりも多くの配線の配置スペースが確保できる効果があり、多ピンのパッケージなどの配線基板およびそれを用いた半導体装置に有用である。ＢＧＡ型のパッケージ構造のみだけでなく、多段のＳＩＰなどにも有用である。そして、本発明はＴＶなどの多ピンの高密度実装や携帯電話機器の実装面積効率を向上させるために極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体装置を搭載した配線基板を示す平面図
【図２】同第１の実施の形態における配線基板の平面図
【図３】同第１の実施の形態における配線基板の平面図の一部分
【図４】本発明の第２の実施の形態における半導体装置を搭載した配線基板を示す平面図
【図５】同第２の実施の形態における配線基板の平面図
【図６】本発明の第３の実施の形態における半導体装置を搭載した配線基板を示す平面図
【図７】同第３の実施の形態における配線基板の平面図
【図８】本発明の第４の実施の形態における半導体装置を搭載した配線基板を示す平面図
【図９】同第４の実施の形態における配線基板の平面図
【図１０】本発明の第５の実施の形態における半導体装置を搭載した配線基板を示す平面図
【図１１】同第５の実施の形態における配線基板の平面図
【図１２】本発明の第６の実施の形態における半導体装置を搭載した配線基板を示す平面図
【図１３】同第６の実施の形態における配線基板の平面図
【図１４】本発明の第７の実施の形態における半導体装置を搭載した配線基板を示す平面図であり、ワイヤーボンドパッドの位置を基板の外側に移動させた構成を示す図
【図１５】同第７の実施の形態における配線基板の平面図
【図１６】従来の半導体装置を搭載した配線基板を示し、図１７のＣ−Ｃ’断面図
【図１７】同半導体装置を搭載した配線基板を示す平面図
【図１８】同配線基板の平面図
【符号の説明】
【００４７】
１０２  配線基板の表層面
１０３  半導体チップ
１０４  第１の電源リング
１０５  第２の電源リング
１０６  金属細線
１０７  第１のワイヤーボンドパッド
１０８  第２のワイヤーボンドパッド
１０９  ボールパッド
１１０  ビア
１１１  最下層の配線
１１２  表層の配線
２０１  配線基板
２０２  外周列のボール
２１２  中心部のボール
２０３  半導体チップ
２０４  金属細線
２０５  封止樹脂
２０６  ワイヤーボンドパッド
２０７  配線基板の上面
Ｂ１  外周列のボールの１列目
Ｂ２  外周列のボールの２列目
Ｂ３  外周列のボールの３列目
Ｂ４  外周列のボールの４列目
【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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【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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