米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 電気素子 -> 株式会社日立製作所

発明の名称 LSIチップの実装構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−97359
公開日 平成6年(1994)4月8日
出願番号 特願平4−244760
出願日 平成4年(1992)9月14日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】大日方 富雄
発明者 水上 雅雄 / 大塚 寛治 / 白井 優之
要約 目的
放熱性や電気的特性を損なうことなく、容易に多ピン化を図り得るLSIチップの実装構造を提供する。

構成
金属でできた矩形皿状のパッケージ本体ケース10の外周縁に、パッケージ1自身を支える脚となるフランジ部11を設け、LSIチップ20をパッケージ本体ケース10の裏面に接合させるとともに、複数のリード30をフィルム状に形成し、このリード30をパッケージ本体ケース10の裏面に絶縁シート40を介して取り付けることによってリード部分をマイクロストリップ線路構造とし、さらにパッケージ本体ケース10の四隅部に、実装ボードの電源供給電極又は接地電極などに電気的に接続可能な接続端子部12を設けた構造とした。
特許請求の範囲
【請求項1】 側面にフランジ部を有し、導電材料からなる矩形皿状のパッケージ本体ケースの裏面にLSIチップが実装され、該LSIチップの近傍から前記フランジ部に至るまで、前記パッケージ本体ケースとの間に第1の絶縁シートを介して、複数のリードが放射状に延設されているとともに、パッケージ本体ケースの四隅部に、実装ボードに設けられた電極に電気的に接続可能な接続端子部が形成されていることを特徴とするLSIチップの実装構造。
【請求項2】 前記LSIチップと前記リードとの間には、前記パッケージ本体ケースの裏面に導電接触されるよう形成された第1の導電層と、LSIチップとリード間で電気信号を伝送させる信号線群とが第1の絶縁層を挟んで積層されてなるマイクロストリップ線路構造が設けられていることを特徴とする請求項1記載のLSIチップの実装構造。
【請求項3】 前記リードの裏面には、第2の絶縁シートを挟んで、実装ボードに設けられた他の電極に電気的に接続可能な導電シートが積層され、一方、前記LSIチップとリードとの間には、前記パッケージ本体ケースの裏面に導電接触されるよう形成された第1の導電層と、LSIチップとリード間で電気信号を伝送させる信号線群とが第1の絶縁層を挟んで積層され、さらに上記信号線群に第2の絶縁層を挟んで対向するように第2の導電層が積層されてなるストリップ線路構造が設けられ、第2の導電層が前記導電シートに電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載のLSIチップの実装構造。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体技術さらにはLSIチップのパッケージへの実装に適用して特に有効な技術に関し、例えば数百ピンを四辺に有するQFP(quad flat package)にLSIチップを実装する場合に利用して有用な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSIチップの集積密度が益々向上しているため、シングルチップパッケージの場合には、パッケージのピン数も数百ピンにならざるを得ないが、パッケージを大きくすることなくその外周縁に数百ピンを配設させるため、従来限界とされてきたピン・ピッチ0.5〜0.65mmよりも更に微細化した0.3mmピッチ〜0.15mmピッチのQFPの開発が嘱望されている(「0.3mmピッチを前倒し、セット側が強く要求」日経マイクロデバイス 1991年7月号)。また、LSIチップの高集積化及び動作速度(すなわち、動作周波数)の高速化によって、LSIチップの消費電力が上がり、従来のプラスチックモールドQFPの限界を超えようとしている。これに対処するため、パッケージの熱抵抗を下げる、すなわち放熱性を上げるような構造の高放熱パッケージが種々検討されている(「本格化するASPACの普及」日経マイクロデバイス 1991年5月号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した技術には、次のような問題のあることが本発明者らによってあきらかとされた。すなわち、上記の高放熱パッケージは何れも、実装ボードに実装したパッケージ自身をピンで支えるため、ピン及びピン・ピッチの微細化によってピン自体の機械的強度が弱くなり、ピンが変形したり、パッケージを支えきれなくなる虞があるだけでなく、ピン及びピン・ピッチの微細化によって高周波特性が劣化し、高速動作のLSIチップの性能低下を招く虞もあるというものである。
【0004】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、放熱性や電気的特性を損なうことなく、容易に多ピン化を図り得るLSIチップの実装構造を提供することを主たる目的としている。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述及び添附図面から明らかになるであろう。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のとおりである。すなわち、本発明のLSIチップの実装構造においては、金属でできた矩形皿状のパッケージ本体ケースの外周縁に、パッケージ自身を支える脚となるフランジ部を設け、LSIチップをパッケージ本体ケースの裏面に接合させるとともに、複数のリードをフィルム状に形成し、このリードをパッケージ本体ケースの裏面に絶縁シートを介して取り付けることによってリード部分をマイクロストリップ線路構造とし、さらにパッケージ本体ケースの四隅部に、実装ボードの電源供給電極又は接地電極などに電気的に接続させる接続端子部を設けた構造としたものである。上記構造のリードにさらに絶縁シートを介して導電シートを取り付けることによって、リード部分をストリップ線路構造としてもよい。また、LSIチップと各リードとのボンディング部分を、信号線群と絶縁層と導電層とを積層させてなるマイクロストリップ線路構造又はストリップ線路構造としたものである。
【0006】
【作用】上記した手段によれば、パッケージ本体ケースにパッケージ自身を支える脚となるフランジ部を設けたことにより、パッケージ本体ケースでパッケージ自身を支えるため、リード(すなわちピン)にはパッケージ自身を支え得る程度の機械的強度は不要となり、実装ボードの電極に電気的に接続可能な程度の機械的強度を持たせるだけでよく、ピン幅及びピン・ピッチを微細化することができる。また、リード部分やボンディング部分をマイクロストリップ線路構造又はストリップ線路構造にすることにより、特性インピーダンスの整合が取り易いため、高周波特性が良好となり、電気的特性が良くなる。さらに、パッケージ本体ケースを金属製にし、その裏面にLSIチップを接合させることにより、パッケージの熱抵抗が小さくなり、優れた放熱性が得られるだけでなく、放熱フィンの取付けも容易であるため、更に熱抵抗を下げることができ、消費電力の大きい高集積及び高性能LSIチップの実装が可能となる。
【0007】
【実施例】(第1実施例)本発明に係るLSIチップの実装構造の第1実施例を図1乃至図3に示し、以下に説明する。それらのうち、図1はパッケージの外観を示す全体斜視図、図2は図1のII-IIにおけるパッケージの縦断面図、図3はそのパッケージの底面図である。
【0008】このLSIチップの実装構造は、QFPにおいて、図乃1至図3に示すように、導電材料で形成された矩形皿状のパッケージ本体ケース10の側面すなわち外周縁にフランジ部11が設けられ、このパッケージ本体ケース10の裏面にLSIチップ20が接着されているとともに、複数のリード30がパッケージ本体ケース10の裏面に絶縁シート40(第1の絶縁シート)を介して接合されているものである。そして、パッケージ本体ケース10の四隅部には、例えばフランジ部11に凹みを形成することにより、図示省略する実装ボードの、電源電圧VDD用の電源供給電極又はアースGND用の接地電極などに電気的に接続可能にされた接続端子部12が設けられている。
【0009】パッケージ本体ケース10は、例えば金属でできていて、接続端子部12を介して実装ボードより、電源電圧VDDを印加させられるか又はアースGNDに落とされる。また、フランジ部11は、パッケージ1を実装ボードに実装した場合に、パッケージ1自身を支える脚となるものである。フランジ部11及び接続端子部12はともにリード30とは電気的に絶縁されている。なお、接続端子部12は四箇所の隅部のうち少なくとも一箇所設けられていればよい。
【0010】前記LSIチップ20は、パッケージ本体ケース10の中央部に直接フェースダウンさせられた状態、すなわちLSIチップ20の、素子の形成されていない裏面を接合させた状態で取り付けられている。LSIチップ20に形成された電極部、すなわちボンディングパッド(図示省略)と各リード30,…とは夫々ボンディングワイヤ50,…を介して電気的に接続されている。また、LSIチップ20のボンディングパッドのうち電源電圧VDD用のパッド(パッケージ本体ケース10が電源電圧VDDレベルの場合)又はアースGND用のパッド(パッケージ本体ケース10がアースGNDレベルの場合)の何れか一方のパッドとパッケージ本体ケース10とがボンディングワイヤ51を介して電気的に接続されている。
【0011】前記リード30は、例えば電気的絶縁体でできたフィルム(図示省略)の裏面に金属薄膜として形成され、所定のパターンを成している。そして、各リード30の先端部(すなわち、外部リード部)におけるピッチは、特に限定しないが、例えば0.3mmや0.15mmや0.1mmなどとなっている。また、リードフレームの微細パターンの形成技術が進歩することによって、更なる微細ピッチ、例えば0.01mmオーダーのピッチも可能である。
【0012】また、リード部分は、リード30と絶縁シート40とパッケージ本体ケース10の3層からなるマイクロストリップ線路構造となっている。そのため、リード30における特性インピーダンスと実装ボードの特性インピーダンスとの整合が取り易い。
【0013】ここで、リード30の構成要素である上記フィルムは薄膜状のリード30を支えるためのものであるが、前記絶縁シート40を兼ねさせてもよい。この場合には、フィルムの表面(金属薄膜の形成されていない側の面)をパッケージ本体ケース10の裏面に直接貼着すればよい。
【0014】上記のように構成されたパッケージ1の、LSIチップ20、リード30の基端側半部(すなわち、内部リード部)、ボンディングワイヤ50,51は、信頼度を確保するために樹脂により気密封止されている。ここでは、コストを抑えるために、簡便で且つ高信頼度の得られるポッティング法により樹脂封止部60(図3では二点鎖線で示した。)が形成されている。
【0015】以上、詳述したように、第1実施例によれば、パッケージ本体ケース10でパッケージ1自身を支えるため、リード30にパッケージ1自身を支え得る程度の機械的強度を持たせずに済み、リード30の幅やピッチをさらに微細化することが可能となり、従って、パッケージ1を大型化することなくその四辺に極めて多数のリードを配設させることができる。また、リード部分がマイクロストリップ線路構造になっているため、実装ボードの特性インピーダンスとの整合が取り易く、高周波特性が良好となり、電気的特性が良くなる。さらに、パッケージ本体ケース10が金属製であるため、パッケージ1の熱抵抗が小さくなり、優れた放熱性が得られるだけでなく、放熱フィンの取付けも容易であるため、更に熱抵抗を下げることができ、消費電力の大きい高集積及び高性能LSIチップの実装が可能となる。
【0016】(第2実施例)本発明に係るLSIチップの実装構造の第2実施例を図4及び図5に示し、以下に説明する。それらのうち、図4はパッケージの縦断面図、図5はそのパッケージの底面図である。なお、第1実施例と同一の部材等については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0017】第2実施例のパッケージ1が第1実施例と異なるのは、以下の点である。すなわち、LSIチップ20のボンディングパッド(図示省略)と各リード30,…とのボンディング構造を、ワイヤボンディング構造によらず、マイクロストリップ線路構造とした点である。
【0018】具体的に説明すると、図4に示すように、LSIチップ20の各ボンディングパッドと各リード30とが信号線群70で電気的に接続されているとともに、絶縁層71(第1の絶縁層)を介して、導電材料でできた導電層72(第1の導電層)が信号線群70に対向して設けられている。そして、導電層72は前記パッケージ本体ケース10に電気的に接続されている。
【0019】信号線群70は、上述したリード30と同様に、電気的絶縁体でできたフィルム73の表面に金属薄膜として形成され、所定のパターンを成している。また、導電層72は、絶縁層71の表面に形成された金属薄膜である。これらフィルム73、信号線群70、絶縁層71及び導電層72を4層構造をなす一枚のシートにしてもよい。このようにすれば、ボンディングに要する時間が大幅に短縮される。
【0020】第2実施例によれば、第1実施例における効果に加えて、リード30における特性インピーダンスと信号線群70の特性インピーダンスの整合が取り易く、高周波特性がより一層良好になる。
【0021】(第3実施例)本発明に係るLSIチップの実装構造の第3実施例を図6及び図7に示し、以下に説明する。それらのうち、図6はパッケージの縦断面図、図7はそのパッケージの底面図である。なお、第1実施例と同一の部材等については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0022】第3実施例のパッケージ1が第1実施例と異なるのは、以下の点である。すなわち、LSIチップ20のボンディングパッド(図示省略)と各リード30,…とのボンディング構造を、ワイヤボンディング構造によらず、ストリップ線路構造とするとともに、リード部分に付いてもストリップ線路構造とした点である。
【0023】ボンディング部分に付いて具体的に説明すると、図6に示すように、LSIチップ20の各ボンディングパッドと各リード30とが信号線群80で電気的に接続されている。この信号線群80を挟むように、絶縁層81(第1の絶縁層)及び絶縁層83(第2の絶縁層)を介して、導電材料でできた導電層82(第1の導電層)及び導電層84(第2の導電層)が対向して設けられている。そして、導電層82は前記パッケージ本体ケース10に電気的に接続されている。
【0024】信号線群80は、上述したリード30と同様に、絶縁層83の表面に金属薄膜として形成され、所定のパターンを成している。導電層82は、絶縁層81の表面に形成された金属薄膜である。また、導電層84は、電気的絶縁体でできたフィルム85の表面に形成された金属薄膜である。これらフィルム85、導電層84、絶縁層83、信号線群80、絶縁層81及び導電層82を6層構造をなす一枚のシートにしてもよい。
【0025】次に、リード部分に付いて具体的に説明すると、図6に示すように、パッケージ本体ケース10とともにリード30を挟むように、絶縁シート90(第2の絶縁シート)を介して、導電シート91が設けられている。そして、導電シート91は前記導電層84に電気的に接続されているとともに、実装ボードの電源電圧VDD用の電源供給電極(パッケージ本体ケース10がアースGNDレベルの場合)又はアースGND用の接地電極(パッケージ本体ケース10が電源電圧VDDレベルの場合)に電気的に接続される。
【0026】導電シート91は、電気的絶縁体でできたフィルム92の表面に形成された金属薄膜である。これら絶縁シート90、導電シート91及びフィルム92を3層構造をなす一枚のシートにしてもよい。
【0027】以上説明したように、信号伝送に供せられるリード30及びこれに電気的に接続された信号線群80が、例えば、パッケージ本体ケース10及びこれに同電位の導電層82からなるアースGNDレベルの導電層と、導電シート91及びこれに電気的に接続された導電層84からなる電源電圧VDDレベルの導電層とで挟まれることによって、パッケージ1全体がストリップ線路構造となっている。なお、パッケージ本体ケース10側を電源電圧VDDレベルとし、導電層84,91側をアースGNDレベルとしてもよい。
【0028】第3実施例によれば、第1実施例における効果に加えて、リード30における特性インピーダンスと信号線群80の特性インピーダンスの整合が取り易く、高周波特性がより一層良好になる。
【0029】以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、パッケージ本体ケース10は金属でできているとしたが、導電性を有し、パッケージ1自身を支える程度の機械的強度を確保することができ、且つ放熱性に優れれば、金属に限らない。また、パッケージ1の気密封止としてポッティング法による樹脂封止を行っているが、キャスティング法やトランスファモールド法で行ってもよいし、樹脂封止に限らずその他の封止形式でもよい。
【0030】以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるLSIチップを実装したパッケージに適用した場合について説明したが、この発明はそれに限定されるものではない。
【0031】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。すなわち、極めて熱抵抗が小さく、優れた放熱性を有し、且つ、電気的特性、特に高周波特性が良好であるとともに、リードの微細化が容易であるので、パッケージを大型化せずに、放熱性や電気的特性を損なうことなく、容易にリードの数を増やすことができる。従って、今後益々高集積化及び高性能化して、必要とするリードの数が増え、発熱による高温化をともない、動作速度が高速化するLSIチップの実装に優れた効果を発揮する。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013