ボールグリッドアレイBGAパッケージの従来のフットプリントから、はんだボール及びそれらに関連するはんだボールパッド、バイア、及びトレース又は線のポピュレーションを選択的に減らすことにより、デバイスの信頼性を高める方法。デバイスであって、半導体ダイと、基板であって、前記基板の第1の側が前記ダイに接続され、前記基板の第2の側が、選択的にポピュレーション減らしされたボールグリッドアレイを有し、はんだボールパッドを前記基板の第1の側に接続する複数のトレース又は線が、はんだボール、及びそれぞれのはんだボールパッド、バイア、及びトレース又は線のポピュレーション減らしの結果として用いられていないスペースを通って配路される基板、とを含むデバイス。ボールグリッドアレイBGAパッケージの従来のフットプリントから、はんだボール及びそれらに対応するはんだボールパッド、バイア、及びトレース又は線のポピュレーションを選択的に減らすことにより、デバイスの信頼性を高める配路技術、及びそのように変更されたBGAパッケージが開示される。この配路技術は、はんだボールのポピュレーションを減らすことにより生じる隙間を、はんだボールから、半導体ダイが取付けられる基板の外面にトレース又は線を配路するための付加的なスペースとして用いる。本発明の利点は、これによって、最適なバイア直径を保持しつつ、更に縮小を続けるパッケージのはんだボールの数を増加させ、それにより、デバイス信頼性を高めることができることにある。この発明に特有と考えられる新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に説明してある。しかし、この発明自体並びにその他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明を添付図面に関連させて参照すれば、最もよく理解されるであろう。フットプリントの設計を根本的に見直すと、上に述べた多くの制約及び妥協を克服することが可能である。選択的なボールのポピュレーション減らしの原理を使うと、信頼性に対する最適設計規則に戻って、従来のフットプリント設計のボール密度に合わせることが可能になる。しかし、フットプリント設計の複雑さは今日では著しく増大しており、これを取上げるために利用し得るソフトウエア設計の手段が今日存在しない発明者の知る限りので、特にそうである。図3に示すように、280μmのバイア32は、隣接するボール12の間に1本のトレースしか許さない。しかし、それに関連するバイア32、はんだボールパッド34及びトレース又は線30を含めてボールのポピュレーションを減らせば、この結果隣接する2つのボールの間に生じる隙間に、25μm規則の線/スペース28/42を使うときは8本までのトレース又は線30或いは、18μm規則の線/スペース20/30を使うときは13本までのトレース又は線30。これらの数はこの他の規則の線/スペース数を選ぶときに変わるを配置することができる。このようにポピュレーションを減らすボールを注意深く選ぶことにより、妥協の設計規則例えば、280μm未満のバイア直径を用いた従来のフットプリントに比較して、全体のボールはそれより多くならないとしても、それと同じ数を最適設計規則最適のバイア直径で配路することが可能である。この設計の考えをSmart-Foot商標と呼ぶ。図6は選択的なボールのポピュレーション減らしを用いたフットプリント38を示す。具体的に言うと、図6に示す選択的なボールポピュレーション減らしをしたフットプリント38は、10×10mmの本体40の上に151個のボールを有するTI151GHZμStarBGA商標に対するフットプリントである。TI151GHZμStarBGA商標パッケージに対するモデル作成は、ダイの寸法と顧客の寸法制限要請の組合せに基づいて10×10mmの本体の選択から始められた。次に、1818×18のボールグリッドマトリクスが選ばれた。各々の有効なダイパッドに対するトレース又は線が基板の外面まで伸びなければならないが、全ての0.28mm直径のバイアの間には全てのトレースを収容する場所がないから、最適設計規則を使って、324個のボールを持つ完全な18×18ボールグリッドアレイ又はその点では実質的な寸法を持つ他のどのグリッドを利用することは出来ないことが、これまでの説明から思い出されよう。こつは、所望のフットプリントに達するために、どのボールのポピュレーション減らしをするかを知能的に決めることである。従って、図6及び8の実施例では、280μmの標準寸法バイアと28μmの線幅を使い、これによって標準のバイア間に1本のトレース、そしてポピュレーション減らししたバイアがその間にある2つのバイアの間に8本までのトレースが取れる。上に述べた判断基準を使うと、同一の4辺を持つグリッド上での一番外側の行行0は、最大の可能性として68個のボール箇所を持ち、一番外側の行の4辺の各々で6つのボールをポピュレーション減らしし、その結果、行0には総数44個のボールが残る。グリッドの次の行行1は最大の可能性として60個のボール箇所を持ち、この行の4辺の各々で14個のボールをポピュレーション減らしし、その結果総数4個のボールが行1に残る。グリッドの次の行行2は最大の可能性として52個のボール箇所を持ち、この行の4辺の各々でポピュレーション減らしするボールは0であり、この結果、総数52個のボールが行2に残る。グリッドの次の行行3は最大の可能性として44個のボール箇所を持ち、この行の4辺の各々でポピュレーション減らしするボールは0であり、この結果、総数44のボールが行3に残る。グリッドの次の行行4は最大の可能性として36個のボール箇所を持ち、この行の4辺の各々で7個のボールがポピュレーション減らしされ、その結果総数8個のボールが行4に残る。ボールの追加の行は選ばなかった。全てのボールを加算すると、このフットプリントの選択結果を示す図7に見られるように、パッケージは152個のボール行0の左下隅のボールをポピュレーション減らしするとき、151個のボールに減るを持つフットプリントを持つ。実際に選ばれた151個のボールは、この発明の選択的なポピュレーション減らしを使って10×10mmパッケージで求めることができる最大又は最小ではない。それでも、151個のボールは、最適280μmのバイア寸法を必要とする従来のフットプリント設計方式を使って10×10mmパッケージで求めることができるボールの数よりも実質的に多い。図8は、切断線1-1で切った図6のフットプリントの一例の配路パターンの一部分を示す。図9は、選択的なボールのポピュレーション減らしを用いた別のフットプリント41を示す。更に具体的に言うと、図9に示す選択的なボールのポピュレーション減らしのフットプリント41は、10×10mmの本体40上に240個のボールを有するTI240GHZμStarBGA商標パッケージに対するフットプリントである。TI240GHZμStarBGA商標パッケージのモデル作成は、ダイの寸法及び顧客の寸法制限の要請の組合せに基づいて10×10mmの本体を選ぶことから始まった。次に、1717×17のボールグリッドマトリクスを選んだ。図9の実施例では、280μmの標準寸法バイア及び現在の最適設計規則より小さい18μmの線幅を用いており、これによって標準バイアの間に2本のトレース、及びポピュレーション減らししたバイアがその間にある2つのバイアの間に12本までのトレースがとれる。上に示した判断基準を使うと、同一の4辺を持つグリッド上の一番外側の行行0は最大の可能性として64個のボール箇所を持ち、一番外側の行の4辺の各々で3つのボールがポピュレーション減らしされ、その結果総数52個のボールが行0に対して残る。グリッドの次の行行1は最大の可能性として56個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々で2つのボールがポピュレーション減らしされ、その結果総数48個のボールが行1に対して残る。グリッドの次の行行2が最大の可能性として48個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々で2つのボールをポピュレーション減らしして、その結果総数40個のボールが行2に残る。グリッドの次の行行3は最大の可能性として40個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々で1つのボールをポピュレーション減らしし、その結果総数36個のボールが行3で残る。グリッドの次の行行4は最大32個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々でポピュレーション減らしするボールは0であり、その結果総数32個のボールが行4に残る。グリッドの次の行行5は最大の可能性として24個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々でポピュレーション減らしするボールは0であり、その結果総数24個のボールが行5に残る。グリッドの次の行行6は最大の可能性として16個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々で4つのボールがポピュレーション減らしされ、その結果行6に残るボールの総数は0である。グリッドの次の行行7は最大8個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々でポピュレーション減らしされるボールは0であり、その結果総数8個のボールが行7に残る。更なる行のボールは選ばれなかった。全部のボールを加算すると、このフットプリントに対する選択の結果を示す図10に見られるように、パッケージは240個のボールを持つフットプリントを有する。上に述べた151個のボールのフットプリントの例のように、実際に選ばれた240個のボールは、この発明の選択的なポピュレーション減らしを使って10×10mmパッケージに対して求めることができる最大又は最小ではない。前と同じく、240個のボールは、最適の280μmのバイア寸法を必要とする従来のフットプリント設計方法を用いて、10×10mmパッケージで求めることができるよりも、実質的に多い。図11は、選択的なボールのポピュレーション減らしを用いた更に別のフットプリント43を示す。更に具体的に言うと、図11に示す選択的なボールのポピュレーション減らしをしたフットプリント43は、12×12mmの本体45の上に288個のボールを有するTI288GZGμStarBGA商標パッケージに対するフットプリントである。このTI288GZGμStarBGA商標パッケージのモデル作成は、ダイの寸法及び顧客の寸法制限の要請の組合せに基づいて12×12mmの本体を選ぶことから始まった。次に、2121×21のボールグリッドマトリクスを選んだ。図11の実施例では、280μmの標準寸法バイア及び現在の最適設計規則より小さい18μmの線幅を用いており、これによって、標準バイアの間に2本のトレース、そしてポピュレーション減らししたバイアがその間にある2つのバイアの間に12本までのトレースがとれる。上に示した判断基準を使うと、同一の4辺を持つグリッド上の一番外側の行行0は最大の可能性として80個のボール箇所を持ち、一番外側の行の4辺の各々で8つのボールがポピュレーション減らしされ、その結果総数48個のボールが行0に対して残る。グリッドの次の行行1は最大の可能性として72個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々で1つのボールがポピュレーション減らしされ、その結果総数68個のボールが行1に対して残る。グリッドの次の行行2が最大の可能性として64個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々でポピュレーション減らしするボールは0であり、その結果総数64個のボールが行2に残る。グリッドの次の行行3は最大の可能性として56個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々でポピュレーション減らしされるボールは0であり、その結果総数56個のボールが行3で残る。グリッドの次の行行4は最大の可能性として48個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々で12個のボールがポピュレーション減らしされ、その結果行4で残るボールの総数は0である。グリッドの次の行行5は最大の可能性として40個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々で10個のボールがポピュレーション減らしされ、その結果行5で残るボールの総数は0である。グリッドの次の行行6は最大の可能性として32個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々で1つのボールがポピュレーション減らしされ、その結果総数28個のボールが行6に残る。グリッドの次の行行7は最大の可能性として24個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々でポピュレーション減らしされるボールは0であり、その結果総数24個のボールが行7に残る。グリッドの次の行行8は最大の可能性として16個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々で4つのボールがポピュレーション減らしされ、その結果行8で残るボールの総数は0である。グリッドの次の行行9は最大8個のボール箇所を持ち、行の4辺の各々で2つのボールがポピュレーション減らしされ、その結果、行9に残るボールの総数は0である。更なる行のボールは選ばれなかった。全部のボールを加算すると、このフットプリントに対する選択の結果を示す図12に見られるように、パッケージは288個のボールを持つフットプリントを有する。実際に選ばれた288個のボールは、この発明の選択的なポピュレーション減らしを使って12×12mmパッケージに対して求めることができる最大又は最小ではない。上に述べたのと同じく、288個のボールは、最適の280μmのバイア寸法を必要とする従来のフットプリント設計方法を用いて、12×12mmパッケージで求めることができるよりも、実質的に多い。表1は、従来のフットプリント及びスマートフットプリントの両方に対して試されたボードレベルの信頼性BLR試験の結果を示す。信頼性に対するダイ寸法の依存性が強いため、両方の場合のダイは一定に保った6.0×6.0mm。パッケージの信頼性に焦点を合わせるため、接合のパッケージ側の故障だけを報告する。従来のパッケージ及びSmart-Foot商標パッケージのボードレベルの信頼性この試験に用いられたこの他の設計及び試験の特徴は次の通りである。温度範囲:-40/125°C傾斜時間:2-5分停留時間:11-13分ボードランドの形式:銅、Ni/Auめっきボード材料:FR4ボードの厚さ:0.80mmランドの設計:はんだマスク定めずランドの直径:0.20mm最適直径は0.25-0.30mmである。この試験のために調達したボードは、元の仕様に合わなかった。ここで提案した解決策のモデルを作ることができることは、新しいパッケージを素早く市場に持ち込む点で測りしれない価値がある。TI151CSPSmart-Foot商標パッケージは、どんな新しいツールも使わずに、2次元有限要素解析ツールを用いてモデルを作成した。このモデルは、この提案による信頼性の利点を前もって確認した。151ボールCSPSmart-Foot商標パッケージは、モデルの予測通りに、信頼性があることを証明したばかりでなく、全ての信頼性試験に始めて合格した。図13は、ダイ寸法の関数として、両方のパッケージに対する最悪の場合の弾性歪み予測を示しており、Smart-Foot商標パッケージの場合、歪みがずっと少ないことをはっきりと示している。無線送受話器用のカスタムDSPは、144個の接点を持つパッケージを使う場合が多い。144TQFPパッケージは、こういう用途に対する需要の大きいパッケージであった。従来の技術及びその課題に述べたように、従来のQFPパッケージの寸法を同等のチップスケールパッケージまで縮小する必要が明確にあった。このため、144CSPが必要であった。12×12mmの本体を持ち、0.80mmのボールピッチを有する144CSPを開発したが、1997年以降、需要が高いCSPであった。パッケージの一層の縮小が必要になった場合、10×10mmの本体寸法で0.50mmピッチ版を開発する必要性が出てくる。今日、0.50mmピッチを持つ10×10mmの本体を持つパッケージは、従来のフットプリント及びSmart-Foot商標フットプリントの両方で利用できる。本体が一層小さいパッケージに対する要求が続くとき、この発明が辿った経路に続く一層のパッケージの設計が視野に入っている。既に、12×12mm及び13×13mmの本体を持つSmart-Foot商標パッケージが、全体のボール数が更に大きい用途向けに設計中である。パッケージ設計に対する幾らかのカスタム化方式で、色々な批判に先手を打つことができる。1Smart-Foot商標パッケージは外観が普通と異なり、他のベンダーが提供するフットプリントと合致しないという批判。幸いなことに、無線の用途が大量であるため、幾らかのカスタム化のフットプリントは、信頼性の利点の点で容易に正当化される。2このような普通とは違うボードの配路能力が問題になるかも知れないという批判。実際には、Smart-Foot商標フットプリントの配路は、拡がった形式のために、実際には一層容易であり得るから、この方式ではシステムコストに余分の負担がかかることがない。240及び304個のボールのような一層大きなパッケージの場合、ボードの配路能力が劣化しないように保証するために余計な注意が必要であるが、こういうことを達成するのは容易である。3パッケージコストが一層高くなるであろうという批判。設計サイクルが一層長くなることを別とすると、Smart-Foot商標パッケージのコストは、従来のフットプリントを持つパッケージと同じである。組立て過程は同一である。使われるパッケージ材料は両方の場合、同じである。更に、Smart-Foot商標が普通の1つの金属層の代わりに、例えば2つの金属層を必要とする一層コストの高い基板材料を使わずに済む例がある。4上に述べた配路能力の他に、この他の余分のシステムコストがかかるかもしれないという批判。信頼性が不適切なCSPは、パッケージの不適切さを埋め合わせるための特徴を追加することをボード組立て装置に必要とするのが普通である。通常、これは、部品とボードの間に接着剤を使う方法である下埋め過程を用いる。この接着剤がはんだボールから応力を軽減し、それをパッケージの下方にある表面積全体に互って分配する。これは有効な方法であるが、かなりのコスト増になる。Smart-Foot商標のような信頼性が一層高い解決策を使うことにより、システムレベルのコストを節約することができる。結論として、Smart-Foot商標パッケージを用いたパッケージ設計への革新的な方式を取ることにより、幾つかの利点を提供することができる。1ボードレベルの信頼性が従来の設計の2-3倍に改善される。2下埋めのような余分の過程を避けることにより、コスト節約の可能性がある。3パッケージ、顧客のボード又は顧客の方法に余分のコストを生じない。以上の説明に関し、更に以下の項目を開示する。1ボールグリッドアレイBGAパッケージの従来のフットプリントから、はんだボール及びそれらに関連するはんだボールパッド、バイア、及びトレース又は線のポピュレーションを選択的に減らすことにより、デバイスの信頼性を高める方法。2第1項に記載の方法であって、複数のトレース又は線は、前記はんだボール、及びそれぞれのはんだボールパッド、バイア、及びトレース又は線のポピュレーション減らしの結果として用いられていないスペースを通って配路される方法。3第1項に記載の方法であって、25μm線幅規則が用いられるとき、前記はんだボール、及びそれぞれのはんだボールパッド、バイア、及びトレース又は線のポピュレーション減らしの結果として用いられていないスペースを通って、8本までのトレース又は線が配路される方法。4第1項に記載の方法であって、18μm線幅規則が用いられるとき、前記はんだボール、及びそれぞれのはんだボールパッド、バイア、及びトレース又は線のポピュレーション減らしの結果として用いられていないスペースを通って、12本までのトレース又は線が配路される方法。5第1項から第4項のうち任意の1つに記載の方法であって、前記バイアの直径が最適なバイア設計規則に維持される方法。6第5項に記載の方法であって、前記直径が280μmである方法。7前述の項のうち任意の1つに記載の方法であって、前記はんだボールのピッチが500μmである方法。8前述の項のうち任意の1つに記載の方法であって、ボール接合疲労を減らすことによって、デバイス信頼性が改善される方法。9前述の項のうち任意の1つに記載の方法であって、前記トレース又は線が18μmの幅を有する方法。10第1項から第8項のうち任意の1つに記載の方法であって、前記トレース又は線のスペース幅は28μmである方法。11デバイスであって、半導体ダイと、基板であって、前記基板の第1の側が前記ダイに接続され、前記基板の第2の側が、選択的にポピュレーション減らしされたボールグリッドアレイを有し、はんだボールパッドを前記基板の第1の側に接続する複数のトレース又は線が、はんだボール、及びそれぞれのはんだボールパッド、バイア、及びトレース又は線のポピュレーション減らしの結果として用いられていないスペースを通って配路される基板、とを含むデバイス。12第11項に記載のデバイスであって、前記複数のトレース又は線は更に、前記基板の外面まで延びるデバイス。13第11項に記載のデバイスであって、複数のトレース又は線が、前記はんだボール、及びそれぞれのはんだボールパッド、バイア、及びトレース又は線のポピュレーション減らしの結果として用いられていないスペースを通って配路されるデバイス。14第11項に記載のデバイスであって、28μmの線幅規則が用いられるとき、前記はんだボール、及びそれぞれのはんだボールパッド、バイア、及びトレース又は線のポピュレーション減らしの結果として用いられていないスペースを通って、8本までのトレース又は線が配路されるデバイス。15第11項に記載のデバイスであって、18μmの線幅規則が用いられるとき、前記はんだボール、及びそれぞれのはんだボールパッド、バイア、及びトレース又は線のポピュレーション減らしの結果として用いられていないスペースを通って、12本までのトレース又は線が配路されるデバイス。16第11項から15項のうち任意の1つに記載のデバイスであって、前記バイアの直径が最適なバイア設計規則に維持されるデバイス。17第16項に記載のデバイスであって、前記直径が280μmであるデバイス。18第11項から17項のうち任意の1つに記載のデバイスであって、前記はんだボールのピッチが500μmであるデバイス。19第11項から18項のうち任意の1つに記載のデバイスであって、ボール接合疲労を減らすことによってデバイス信頼性が改善されるデバイス。20第11項から17項のうち任意の1つに記載のデバイスであって、前記トレース又は線が18μmの幅を有するデバイス。21第11項から17項のうち任意の1つに記載のデバイスであって、前記トレース又は線のスペース幅が28μmであるデバイス。22第11項から21項のうち任意の1つに記載のデバイスであって、前記デバイスがボールグリッドアレイBGAパッケージであるデバイス。23ボールグリッドアレイBGAパッケージの従来のフットプリントから、はんだボール12及び、それらのそれぞれのはんだボールパッド34、バイア32、及びトレース又は線30のポピュレーションを選択的に減らすことにより、デバイスの信頼性を高める配路技術、及びそのように変更されたBGAパッケージを開示する。この配路技術は、ポピュレーション減らしされたはんだボールから生じる隙間を、はんだボールパッドから、半導体ダイ20が取付けられる基板14の外面へトレース又は線を配路するための付加的なスペースとして用いる。本発明の利点は、最適なバイア直径を保持しつつ、更に縮小を続けるパッケージのはんだボールの数を増やし、これによって、デバイス信頼性が高まることである。