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JP5012779B2 - Semiconductor device - Google Patents

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JP5012779B2 JP2008311802A JP2008311802A JP5012779B2 JP 5012779 B2 JP5012779 B2 JP 5012779B2 JP 2008311802 A JP2008311802 A JP 2008311802A JP 2008311802 A JP2008311802 A JP 2008311802A JP 5012779 B2 JP5012779 B2 JP 5012779B2
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    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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Description

本発明は、半導体装置に関し、特にLSIがプリント配線基板に高密度に実装されている半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which LSIs are mounted on a printed wiring board with high density.

近年、LSIなどの半導体素子を複数個混載させたプリント配線基板が実用化されている。このような基板はSiP(System in Package)などと呼ばれている。この種の半導体装置は、小型化への要求は強く、そのために半導体素子や受動部品をプリント配線基板に内蔵させた形態も見られるようになってきている。例えば、非特許文献1にはコアレス基板にLSIを内蔵したパッケージが開示されている。
LSI内蔵基板は小型化、薄型化には有利である反面、基板が反りやすくなるという問題が起こる。反りを低減するためには、剛性の大きい材料を支持体とすればよい。そのための構造として、例えば特許文献1には、LSIが埋設された絶縁層の上下面に、プリプレグ材からなる補強層を形成するを用いたLSI内蔵基板が開示されている。
Braunisch, H., Towle, S.N., Emery, R.D., Chuan Hu, Vandentop, G.J., “Electrical performance of bumpless build-up layer packaging”, Electronic Components and Technology Conference, 2002. Proceedings. 52nd. 特開2006−339421号公報
In recent years, printed wiring boards in which a plurality of semiconductor elements such as LSI are mixedly mounted have been put into practical use. Such a substrate is called SiP (System in Package). This type of semiconductor device has a strong demand for miniaturization, and for this reason, a form in which a semiconductor element and a passive component are built in a printed wiring board has been seen. For example, Non-Patent Document 1 discloses a package in which an LSI is incorporated in a coreless substrate.
An LSI-embedded substrate is advantageous for downsizing and thinning, but there is a problem that the substrate is likely to warp. In order to reduce warpage, a material having high rigidity may be used as the support. As a structure for that purpose, for example, Patent Document 1 discloses an LSI-embedded substrate using a reinforcing layer made of a prepreg material on the upper and lower surfaces of an insulating layer in which an LSI is embedded.
Braunisch, H., Towle, SN, Emery, RD, Chuan Hu, Vandentop, GJ, “Electrical performance of bumpless build-up layer packaging”, Electronic Components and Technology Conference, 2002. Proceedings. JP 2006-339421 A

特許文献1で開示されている方法では、補強層によって剛性を補っても、プリプレグ材によって形成された補強層は金属ほど剛性はないので、特に非常に薄いプリント配線基板においては、補強層も薄くしなければならず、反りに対する抑制効果は小さい。
SiPのように高密度実装された半導体装置において起こるもう一つの問題は、LSIのように高速で動作するデバイスを高密度実装したことで、電磁ノイズの影響を受けやすいということである。電磁ノイズは機器の誤動作や性能劣化につながる。SiPでは高密度配線となるため、配線間のクロストークも大きくなる。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、第1に、LSI内蔵基板などの高密度実装基板に係る反りを抑制することであり、第2に高密度実装に伴う電磁ノイズの影響を低減することである。
In the method disclosed in Patent Document 1, even if the rigidity is supplemented by the reinforcing layer, the reinforcing layer formed by the prepreg material is not as rigid as the metal. Therefore, particularly in a very thin printed circuit board, the reinforcing layer is also thin. And the effect of suppressing warpage is small.
Another problem that occurs in high-density semiconductor devices such as SiP is that devices that operate at high speed, such as LSIs, are highly susceptible to electromagnetic noise. Electromagnetic noise can lead to equipment malfunction and performance degradation. Since SiP has high density wiring, crosstalk between wirings also increases.
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the object is to suppress warping related to a high-density mounting substrate such as an LSI-embedded substrate, It is to reduce the influence of electromagnetic noise accompanying high density mounting.

上記の目的を達成するため、本発明によれば、LSIが実装されたプリント配線基板の内部に、該プリント配線基板の横断面を2分する分割線を挟んで2枚の導体板が配置され、前記分割線の中心を跨いで二つの前記導体板を接続する第1のインピーダンス素子が配置され、前記分割線の中心点から最も離れた位置の2箇所において、導体板間の距離が最小となる位置に二つの前記導体板を接続する第2のインピーダンス素子が配置されている半導体装置であって、前記2枚の導体板が自己補対形状をなしていることを特徴とする半導体装置、が提供される。
そして、好ましくは、第1のインピーダンス素子のインピーダンスは、60π/√(プリント配線基板の比誘電率)Ωであり、第2のインピーダンス素子は、抵抗であってその抵抗値は60π/√(プリント配線基板の比誘電率)Ωより大きい。
In order to achieve the above object, according to the present invention, two conductor plates are arranged inside a printed wiring board on which an LSI is mounted, with a dividing line dividing the transverse section of the printed wiring board into two. A first impedance element that connects the two conductor plates across the center of the dividing line is disposed, and the distance between the conductor plates is the smallest at two positions farthest from the center point of the dividing line. A semiconductor device in which a second impedance element for connecting the two conductor plates is arranged at a position, wherein the two conductor plates have a self-complementary shape, Is provided.
Preferably, the impedance of the first impedance element is 60π / √ (the relative dielectric constant of the printed wiring board) Ω, the second impedance element is a resistance, and the resistance value is 60π / √ (print The dielectric constant of the wiring board is greater than Ω.

[作用]
2枚からなる自己補対形状の導体板は、自己補対アンテナとして作用する。本発明では、これらの導体板はLSIチップ1を初めとするノイズ源から放射されるノイズを受信するアンテナとなる。ノイズを効率的に受信するには、受信アンテナの受信最大有効電力が最大になればよい。この条件は、受電点に接続する負荷のインピーダンスが受信アンテナの特性インピーダンスの複素共役となるときである。
自己補対アンテナはその周波数によらず60πΩの特性インピーダンス(真空中)、つまり純抵抗値を持つことが知られているから、受電点に接続する負荷のインピーダンスが60πΩとなるとき、受信最大有効電力が最大となる。
ここで、本発明では導体板10がプリント配線基板2の内部に構成されるから、上記のインピーダンスはプリント基板の比誘電率の平方根で除算される。
自己補対アンテナの特性インピーダンスがその周波数によらず60πΩ(真空中)となるのは、導体が無限長の場合であるが、使用周波数が高くなれば、有限長であっても実用上問題はない。
最も簡単な自己補対構造である蝶ネクタイ型アンテナを例に本発明の作用について説明する。上面図を図1に、断面図を図2に示す。30mm角の蝶ネクタイ型の導体板10が比誘電率4、厚み0.7mmの基板2aに埋め込まれている。中心に給電点がある。このときの入力インピーダンスの周波数特性を図3に示す。図3において、横軸の単位はGHzであり、縦軸の単位はΩである。図3に示すように、低い周波数では抵抗分は0、リアクタンス分は−∞とほぼキャパシタに近い特性を持つが、高い周波数では抵抗分は30π(Ω)、リアクタンス分は0に収束する。7GHzを越えると、抵抗分とリアクタンス分が大きく変動することがなくなり純抵抗に近い特性を示すので、この点以降が自己補対アンテナとして動作する周波数帯域であるといえる。そして、アンテナの給電点に複素共役となる負荷インピーダンスを接続して広い周波数帯域にわたる電磁ノイズを吸収させるには、アンテナの周波数特性が純抵抗を示すことが、換言すればアンテナが自己補対アンテナの特性を示す周波数帯域であることが望ましいので、図1に図示した構造では、概ね7GHz以上の周波数で動作する半導体装置の電磁ノイズであれば吸収させることができることになる。つまり、この場合、電磁ノイズをアンテナに吸収させるために半導体装置が使用可能な周波数の下限(使用下限周波数)が概ね7GHzということである。
ところが、本発明が対象とする半導体装置においては、信号の周波数は高々数百MHz(図3において、所望の周波数帯域として示す範囲)である。LSI内蔵基板も30mm角未満程度であることが多いため、使用下限周波数が上記の7GHz程度ないしそれ以上となってしまう。したがって、単に自己補対構造のアンテナを配置しただけでは数百MHz程度のノイズを効果的に吸収することができない。
そこで、図4に示すように、2枚の導体板の中心から最も離れた導体板の端部同士を、2箇所において、自己補対アンテナの特性インピーダンスよりも大きいインピーダンス素子(自己補対アンテナの特性インピーダンスの実部よりも大きい実部を有するインピーダンス素子)にて接続する。これは、ループアンテナにインピーダンス素子を装荷したことと等価である。このときの入力インピーダンスの周波数特性を図5に示す。高い周波数では抵抗分は30π(Ω)に、リアクタンス分は0Ωに収束するのは図3の場合と同様であるが、1GHz以下の低い周波数ではリアクタンス分はほぼ0と純抵抗に近い特性を示す。つまり、導体板の端部同士をインピーダンス素子で接続することで、直流に近い低周波数域でアンテナの入力インピーダンスが30πΩ(比誘電率4の誘電体中で)に近づき、本発明で対象となる数百MHzのノイズを効果的に吸収できるようになる。
また、導体板10のサイズを小さくすれば、自己補対アンテナとしての使用下限周波数は上昇するが、上記2箇所に抵抗を接続したことにより、周波数特性が純抵抗となる周波数帯域が直流に近い周波数から比較的低い周波数帯域をカバーしているため、導体板10のサイズを小さくした場合にも本発明で対象となる数百MHzの電磁ノイズを吸収させることができる。
自己補対構造の導体板10は、原理上、残銅率(配線パターンと空き領域の面積比率)は50%となるため、導体板10のパターン間に間隙ができ、ここに層間を接続するスルーホールやビアホールを通すことが可能となる。したがって、LSIチップ1とプリント配線基板2表面に搭載する他の能動または受動部品と電気的な接続をすることが可能となる。そして、残銅率50%の自己補対構造の導体板10は、パターンを適切に選ぶことで搭載面内を均一に覆うことができるので、基板の反りを抑制することが可能となる。
[Action]
The two self-complementary conductor plates function as a self-complementary antenna. In the present invention, these conductor plates serve as antennas for receiving noise radiated from noise sources such as the LSI chip 1. In order to efficiently receive noise, the reception maximum effective power of the reception antenna only needs to be maximized. This condition is when the impedance of the load connected to the power receiving point is a complex conjugate of the characteristic impedance of the receiving antenna.
The self-complementary antenna is known to have a characteristic impedance of 60πΩ (in vacuum), that is, a pure resistance value, regardless of its frequency. Therefore, when the impedance of the load connected to the power receiving point is 60πΩ, the maximum reception efficiency is achieved. Power is maximized.
Here, in the present invention, since the conductor plate 10 is configured inside the printed wiring board 2, the impedance is divided by the square root of the relative dielectric constant of the printed board.
The characteristic impedance of the self-complementary antenna is 60πΩ (in vacuum) regardless of the frequency when the conductor is infinitely long. However, if the operating frequency is increased, there is a practical problem even if the frequency is finite. Absent.
The operation of the present invention will be described by taking a bow tie antenna having the simplest self-complementary structure as an example. A top view is shown in FIG. 1, and a cross-sectional view is shown in FIG. A 30 mm square bow-tie conductor plate 10 is embedded in a substrate 2a having a relative dielectric constant of 4 and a thickness of 0.7 mm. There is a feeding point at the center. The frequency characteristics of the input impedance at this time are shown in FIG. In FIG. 3, the unit of the horizontal axis is GHz, and the unit of the vertical axis is Ω. As shown in FIG. 3, the resistance component is 0 and the reactance component is −∞ at a low frequency, which is almost similar to a capacitor, but the resistance component is 30π (Ω) and the reactance component is converged to 0 at a high frequency. If the frequency exceeds 7 GHz, the resistance and reactance components do not fluctuate greatly and a characteristic close to that of a pure resistance is exhibited. Therefore, it can be said that the frequency band after this point operates as a self-complementary antenna. In order to absorb electromagnetic noise over a wide frequency band by connecting a complex load impedance to the antenna feed point, the frequency characteristics of the antenna exhibit a pure resistance, in other words, the antenna is a self-complementary antenna. Therefore, the structure shown in FIG. 1 can absorb electromagnetic noise of a semiconductor device that operates at a frequency of approximately 7 GHz or more. In other words, in this case, the lower limit of the frequency that can be used by the semiconductor device in order to cause the antenna to absorb electromagnetic noise (the lower limit frequency of use) is approximately 7 GHz.
However, in the semiconductor device targeted by the present invention, the frequency of the signal is at most several hundred MHz (the range shown as a desired frequency band in FIG. 3). Since the LSI built-in substrate is often less than about 30 mm square, the lower limit frequency of use is about 7 GHz or more. Therefore, it is not possible to effectively absorb noise of about several hundred MHz by simply arranging an antenna having a self-complementary structure.
Therefore, as shown in FIG. 4, the ends of the conductor plates that are farthest from the center of the two conductor plates are placed at two locations at an impedance element that is larger than the characteristic impedance of the self-complementary antenna (of the self-complementary antenna). The impedance element has a real part larger than the real part of the characteristic impedance. This is equivalent to loading an impedance element on the loop antenna. The frequency characteristics of the input impedance at this time are shown in FIG. The resistance component converges to 30π (Ω) at a high frequency and the reactance component to 0Ω as in the case of FIG. 3, but at a low frequency of 1 GHz or less, the reactance component is almost zero and exhibits a characteristic close to a pure resistance. . That is, by connecting the ends of the conductor plates with impedance elements, the input impedance of the antenna approaches 30πΩ (in a dielectric having a relative dielectric constant of 4) in a low frequency range close to direct current, which is a subject of the present invention. Noise of several hundred MHz can be effectively absorbed.
Further, if the size of the conductor plate 10 is reduced, the lower limit frequency for use as a self-complementary antenna increases, but by connecting resistors to the two locations, the frequency band in which the frequency characteristics are pure resistance is close to DC. Since a relatively low frequency band is covered from the frequency, even when the size of the conductor plate 10 is reduced, electromagnetic noise of several hundreds of MHz targeted by the present invention can be absorbed.
In principle, the self-complementary conductor plate 10 has a remaining copper ratio (area ratio between the wiring pattern and the vacant area) of 50%. Therefore, a gap is formed between the patterns of the conductor plate 10 and the layers are connected to each other. It is possible to pass through holes and via holes. Therefore, the LSI chip 1 and other active or passive components mounted on the surface of the printed wiring board 2 can be electrically connected. Since the conductor plate 10 having a self-complementary structure with a remaining copper ratio of 50% can uniformly cover the mounting surface by appropriately selecting a pattern, it is possible to suppress warping of the substrate.

第1の効果は、電気的に接続されていないパターンを、その特性インピーダンスで終端した受信アンテナとすることで、受信したノイズを反射することなく終端素子に吸収させ、ノイズの再放射を抑制した半導体装置を提供することができる。
第2の効果は、反り抑制のために配置する導体板に間隙を設けることができるため、基板表面と内蔵LSIチップ1との間に電気的接続が可能となり、反りの低減を実現した高密度実装半導体装置を提供することができる。
The first effect is that the pattern that is not electrically connected is a receiving antenna terminated with its characteristic impedance, so that the received noise is absorbed by the terminating element without reflection, and noise re-radiation is suppressed. A semiconductor device can be provided.
The second effect is that a gap can be provided in the conductor plate arranged to suppress warpage, so that electrical connection is possible between the substrate surface and the built-in LSI chip 1, and high density that realizes reduction of warpage. A mounted semiconductor device can be provided.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[構造]
図6は、本発明の第1の実施の形態である半導体装置の上面図であり、図7はその断面図である。プリント配線基板2は、複数の絶縁層4と配線層3を有する。絶縁層4は、樹脂層やプリプレグ硬化層である。配線層3は、導電性接着剤の印刷配線、電解ないし無電解めっき法を用いた銅配線、銅箔のパターニングにより形成された配線などにより構成される。プリント配線基板2の裏面には、内部の配線層と電気的に接続された電極(図示なし)が形成されており、その電極上には外部接続端子となる半田ボール7が形成されている。プリント配線基板2の表面にはLSIチップ6が4つ、基板の外周に沿うように表面実装されている。図示を省略するが、LSIチップ6の安定動作のために必要な抵抗やコンデンサなどのチップ部品が必要に応じて表面実装される。プリント配線基板2内部には、その中心にLSIチップ1が配置され、その半田ボール7が配線層に接続されている。内蔵されたLSIチップ1の上側の同一層内に2枚の導体板10が配置されている。図7に示されるように、2枚の導体板10は、LSIチップ1とLSIチップ6とを分離する態様に配置されている。導体板10は、プリント配線基板2の中心を対称点とした点対称の自己補対構造となるように配置される。ここで、2枚の導体10板同士は接触しておらず、プリント配線基板2の一つの対角線を挟んで配置され、2枚の導体10板の対称点にできる間隙を塞ぐように、60π/√(プリント配線基板2の比誘電率)Ωの抵抗11が接続される。さらに、2枚の導体10板の対称点から見て最も遠く、かつ間隙が最小となる位置2箇所に、抵抗11より抵抗値が大きいインピーダンス素子12が接続される。
ここで、2枚の導体板10は、その受電点に自己補対アンテナの特性インピーダンスである60π/√(プリント配線基板2の比誘電率)Ωの抵抗が接続された自己補対構造の受信アンテナとして動作する。このとき、2枚の導体板10と2箇所に接続されたインピーダンス素子12により、2つのループアンテナの並列接続が構成されているとみなすことができる。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Construction]
FIG. 6 is a top view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a sectional view thereof. The printed wiring board 2 has a plurality of insulating layers 4 and wiring layers 3. The insulating layer 4 is a resin layer or a prepreg cured layer. The wiring layer 3 includes a printed wiring of a conductive adhesive, a copper wiring using an electrolytic or electroless plating method, a wiring formed by patterning a copper foil, and the like. Electrodes (not shown) electrically connected to the internal wiring layer are formed on the back surface of the printed wiring board 2, and solder balls 7 serving as external connection terminals are formed on the electrodes. Four LSI chips 6 are mounted on the surface of the printed wiring board 2 so as to follow the outer periphery of the board. Although illustration is omitted, chip components such as resistors and capacitors necessary for stable operation of the LSI chip 6 are surface-mounted as necessary. In the printed wiring board 2, the LSI chip 1 is disposed at the center, and the solder balls 7 are connected to the wiring layer. Two conductor plates 10 are arranged in the same layer above the built-in LSI chip 1. As shown in FIG. 7, the two conductor plates 10 are arranged in a manner that separates the LSI chip 1 and the LSI chip 6. The conductor plate 10 is arranged so as to have a point-symmetric self-complementary structure with the center of the printed wiring board 2 as the symmetry point. Here, the two conductors 10 plates are not in contact with each other, and are arranged across one diagonal line of the printed wiring board 2 so as to close a gap formed at the symmetrical point of the two conductors 10 plates. A resistor 11 having √ (relative permittivity of the printed wiring board 2) Ω is connected. Furthermore, impedance elements 12 having a resistance value greater than that of the resistor 11 are connected to two positions farthest from the symmetry point of the two conductors 10 and the gap is minimized.
Here, the two conductor plates 10 receive a self-complementary structure in which a resistance of 60π / √ (relative permittivity of the printed wiring board 2) Ω, which is the characteristic impedance of the self-complementary antenna, is connected to the power reception point. Operates as an antenna. At this time, it can be considered that two loop antennas are connected in parallel by the two conductor plates 10 and the impedance element 12 connected at two locations.

[製法]
次に、図8A、Bを参照して本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明する。プリント配線基板のコア層の製造工程についてのみ説明し、ビルドアップ層の製造工程の説明は省略する〔図8B(i)の工程の後、基板の表裏面にビルドアップ法により、1ないし複数層の絶縁層と配線層とが形成され、最後に表面実装部品が実装される〕。
まず、支持体21を準備し〔図8A(a)〕、その上に絶縁樹脂膜22を形成する〔図8A(b)〕。次に、その上に予め所望の形状に成形した導体板10を2枚配置する〔図8A(c)〕。次に、導体板10の上に絶縁樹脂膜22をさらに形成する〔図8A(d)〕。次に、絶縁樹脂膜22の上にLSIチップ1を配置する〔図8A(e)〕。LSIチップ1が位置ずれをおこさないよう、非常に薄い接着層を介して配置することもできる。
次に、LSIチップ1の端子を覆うまで絶縁樹脂膜22をさらに形成し、端子が露出するまで研削する〔図8B(f)〕。次に、絶縁樹脂膜22の上にLSIチップ1と接続される配線層3を形成する〔図8B(g)〕。次に、レーザビームを用いて支持体21の裏に穴を開け対称点付近の2箇所で導体板10を露出させるビアホールを形成し、ビアホール内に導電性接着剤を埋め込んでビアプラグ23を形成する〔図8B(h)〕。次に、支持体21に配線層(図示なし)を形成する。次に、支持体21に形成した配線層に抵抗11を接続し、2枚の導体板10同士を対称点付近で抵抗11により接続する〔図8B(i)〕。なお、図示を省略しているが、インピーダンス素子12も抵抗11と同様の工程で2枚の導体板10同士を接続するように支持体21上に配置される。
[Production method]
Next, an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A and 8B. Only the manufacturing process of the core layer of the printed wiring board will be described, and the description of the manufacturing process of the buildup layer will be omitted. [After the process of FIG. 8B (i), one or more layers are formed on the front and back surfaces of the board by the buildup method. The insulating layer and the wiring layer are formed, and finally the surface mount component is mounted].
First, a support 21 is prepared [FIG. 8A (a)], and an insulating resin film 22 is formed thereon [FIG. 8A (b)]. Next, two conductor plates 10 previously molded into a desired shape are disposed on the substrate [FIG. 8A (c)]. Next, an insulating resin film 22 is further formed on the conductor plate 10 [FIG. 8A (d)]. Next, the LSI chip 1 is placed on the insulating resin film 22 [FIG. 8A (e)]. It is also possible to arrange the LSI chip 1 via a very thin adhesive layer so that the LSI chip 1 is not displaced.
Next, an insulating resin film 22 is further formed until the terminals of the LSI chip 1 are covered and ground until the terminals are exposed [FIG. 8B (f)]. Next, the wiring layer 3 connected to the LSI chip 1 is formed on the insulating resin film 22 [FIG. 8B (g)]. Next, a hole is formed in the back of the support 21 using a laser beam to expose the conductor plate 10 at two positions near the symmetry point, and a conductive adhesive is embedded in the via hole to form a via plug 23. [FIG. 8B (h)]. Next, a wiring layer (not shown) is formed on the support 21. Next, the resistor 11 is connected to the wiring layer formed on the support 21, and the two conductor plates 10 are connected to each other by the resistor 11 near the symmetry point [FIG. 8B (i)]. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the impedance element 12 is also arrange | positioned on the support body 21 so that the two conductor boards 10 may be connected by the process similar to the resistor 11. FIG.

次に、具体的な実施例を用いて、本発明の半導体装置について説明する。図9は、本発明の一実施例を示す上面図であり、図10はそのA−A′線での断面図である。図9、図10に示すように、ステンレス製の自己補対形状の導体板10が、30mm角、厚み0.7mmの比誘電率4のプリント配線基板2内に配置されている。同じくプリント配線基板2内に9mm角のLSIチップ1が内蔵されている。LSIチップ1の厚みは50μmで、導体板10より15μm下側にある。LSIチップは上記サイズのシリコンで模擬している。本実施例では、LSIチップ1が動作することで発生するノイズ源を、微小ダイポールアンテナ13で模擬する。そして、図10に示す断面図の3m上方における放射電磁界強度を求める。   Next, the semiconductor device of the present invention will be described using specific examples. FIG. 9 is a top view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line AA ′. As shown in FIGS. 9 and 10, a self-complementary conductive plate 10 made of stainless steel is disposed in a printed wiring board 2 having a relative permittivity of 4 having a 30 mm square and a thickness of 0.7 mm. Similarly, a 9 mm square LSI chip 1 is built in the printed wiring board 2. The LSI chip 1 has a thickness of 50 μm, which is 15 μm below the conductor plate 10. The LSI chip is simulated with silicon of the above size. In this embodiment, a noise source generated by the operation of the LSI chip 1 is simulated by the minute dipole antenna 13. Then, the radiated electromagnetic field intensity 3 m above the sectional view shown in FIG. 10 is obtained.

まず、リファレンスとして、図11のように、一辺が30mm、幅2.5mmの枠状導体板5が配置され、実施例と同様のLSIチップ11、微小ダイポールアンテナ13が内蔵された場合についての放射電界強度をシミュレートした。その計算結果を図12に示す。300MHzと、その3倍高調波に当たる900MHzの結果を示している。この場合、微小ダイポールの典型的な放射指向性である8の字型の特性が示される。
次に、本発明による自己補対形状の導体板が配置された場合である。2枚の導体間を、基板の中心に30πΩの抵抗11が1個、基板の右上と左下端部に280Ωの抵抗12が2個、合計3個の抵抗が配置され、それぞれ導体板10に接続されている。リファレンスと同様に300MHzと900MHzでの計算結果を図13に示す。最大放射電界強度でリファレンスと比較すると、300MHzの場合は約30%、900MHzの場合は約70%に低減している。
First, as a reference, as shown in FIG. 11, radiation when a frame-shaped conductor plate 5 having a side of 30 mm and a width of 2.5 mm is arranged and an LSI chip 11 and a minute dipole antenna 13 similar to those of the embodiment are incorporated. The electric field strength was simulated. The calculation result is shown in FIG. The result of 900 MHz corresponding to 300 MHz and its third harmonic is shown. In this case, an 8-shaped characteristic which is a typical radiation directivity of a minute dipole is shown.
Next, the self-complementary conductor plate according to the present invention is arranged. Between the two conductors, a total of three resistors, one 30πΩ resistor 11 at the center of the substrate and two 280Ω resistors 12 at the upper right and lower left corners of the substrate, are connected to the conductor plate 10 respectively. Has been. Similar to the reference, the calculation results at 300 MHz and 900 MHz are shown in FIG. Compared with the reference at the maximum radiation electric field strength, the frequency is reduced to about 30% for 300 MHz and to about 70% for 900 MHz.

以上、好ましい実施の形態、実施例について説明したが、本発明は、これら実施の形態、実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において適宜の変更が可能なものである。たとえば、上記実施の形態においては、LSIチップ1の接続方法は半田ボール7を用いた接続であったが、これに代えて例えば図14に示すように銅ポスト8を用いて接続するようにしてもよい。また、プリント配線基板2とメインボードへの接続方法についても、図2や図14に示す半導体装置では半田ボールによるBGA(Ball Grid Array)接続としているが、これに限定されない。さらに、本発明の導体板10の形成に影響を与えない範囲であれば、実装する部品の種類や形状などどのような形態であって構わない。
導体板10の形状は、自己補対構造であれば図6に示す形状でなくてもよい。例えば、最も単純な自己補対構造である蝶ネクタイ型でも構わない。また、2枚の導体板10の対称点(中心)が、プリント配線基板2の中心でなくてもよい。あるいは、導体板の枚数は2枚でなくてもよく、例えば図15に示すように、4枚で2組の受信アンテナを構成することもできる。図15において、図6の実施の形態の半導体装置と同等の部材には同一の参照番号が付されているので、重複する説明は省略するが、図15の場合には受電点が2組となるので、ここに接続する抵抗、インピーダンス素子も2組必要となる。
さらに、別の実施の形態として、図16に示すように、導体板10を複数並べて配置して、電波吸収体として用いることも可能である。小型の導体板10を縦横に配置することで、小型化のために各要素の吸収体としての利用可能周波数を上げることと、縦横に配置することで吸収する範囲や入射角度を広げることができる。このように複数並べた導体板10は、プリント配線基板2の内層または表層に配置することができる。
The preferred embodiments and examples have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments and examples, and appropriate modifications can be made without departing from the scope of the present invention. It is. For example, in the above-described embodiment, the connection method of the LSI chip 1 is the connection using the solder balls 7. Instead, for example, the connection is made using the copper posts 8 as shown in FIG. Also good. Further, the connection method between the printed wiring board 2 and the main board is BGA (Ball Grid Array) connection using solder balls in the semiconductor device shown in FIGS. 2 and 14, but is not limited thereto. Furthermore, any form such as the type and shape of the component to be mounted may be used as long as it does not affect the formation of the conductor plate 10 of the present invention.
The shape of the conductor plate 10 may not be the shape shown in FIG. 6 as long as it is a self-complementary structure. For example, the bow tie type which is the simplest self-complementary structure may be used. Further, the symmetrical point (center) of the two conductor plates 10 may not be the center of the printed wiring board 2. Alternatively, the number of conductor plates need not be two. For example, as shown in FIG. 15, two pairs of receiving antennas can be configured by four. In FIG. 15, the same reference numerals are given to the same members as those of the semiconductor device of the embodiment of FIG. 6, and thus duplicated explanation is omitted, but in the case of FIG. Therefore, two sets of resistors and impedance elements connected to this are also required.
Furthermore, as another embodiment, as shown in FIG. 16, a plurality of conductor plates 10 can be arranged side by side and used as a radio wave absorber. By arranging the small conductor plate 10 vertically and horizontally, the usable frequency as the absorber of each element can be increased for downsizing, and the absorption range and incident angle can be expanded by arranging the element vertically and horizontally. . A plurality of conductor plates 10 arranged in this way can be arranged on the inner layer or the surface layer of the printed wiring board 2.

また、受電点に接続する素子や導体板の端部に接続されるインピーダンス素子は、チップ部品や作り込まれた内蔵素子や、あるいは導電率の低い材料で抵抗を構成するなど、その形態は自由である。
さらに、上記のプリント配線基板2は形状を可変できるフレキシブル配線基板であってもよい。この場合、導体板10も可撓性材料により形成されるが、曲面形状になっても電波吸収体としての動作は可能である。またこのとき、抵抗は印刷技術によって形成すればよい。
In addition, the element connected to the power receiving point and the impedance element connected to the end of the conductor plate can be freely configured, such as a chip component, built-in built-in element, or a resistor made of a material with low conductivity. It is.
Further, the printed wiring board 2 may be a flexible wiring board whose shape can be changed. In this case, the conductor plate 10 is also formed of a flexible material, but can operate as a radio wave absorber even if it has a curved shape. At this time, the resistor may be formed by a printing technique.

本発明の作用を説明するための基板に埋め込まれた蝶ネクタイアンテナの上面図(インピーダンス素子12無し)。The top view of the bow tie antenna embedded in the board | substrate for demonstrating the effect | action of this invention (without the impedance element 12). 本発明の作用を説明するための基板に埋め込まれた蝶ネクタイアンテナの断面図。Sectional drawing of the bow tie antenna embedded in the board | substrate for demonstrating the effect | action of this invention. 図1に示された基板に埋め込まれた蝶ネクタイアンテナの入力インピーダンスの周波数特性。The frequency characteristic of the input impedance of the bow tie antenna embedded in the board | substrate shown by FIG. 本発明の作用を説明するための基板に埋め込まれた蝶ネクタイアンテナの上面図(インピーダンス素子12有り)。The top view of the bow tie antenna embedded in the board | substrate for demonstrating the effect | action of this invention (with the impedance element 12). 図4に示された基板に埋め込まれた蝶ネクタイアンテナの入力インピーダンスの周波数特性。The frequency characteristic of the input impedance of the bow tie antenna embedded in the board | substrate shown by FIG. 本発明の半導体装置の実施の形態を示す上面図。1 is a top view showing an embodiment of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の実施の形態を示す断面図。Sectional drawing which shows embodiment of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の実施の形態の製造方法を示す工程順の断面図(その1)。Sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of embodiment of the semiconductor device of this invention (the 1). 本発明の半導体装置の実施の形態の製造方法を示す工程順の断面図(その2)。Sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of embodiment of the semiconductor device of this invention (the 2). 本発明の一実施例を示す上面図。The top view which shows one Example of this invention. 本発明の一実施例を示す断面図。Sectional drawing which shows one Example of this invention. 本発明のリファレンスとなる枠状導体を支持体とした上面図。The top view which used the frame-shaped conductor used as the reference of this invention as the support body. 枠状導体を支持体とした場合における3m放射電界指向性。3m radiation electric field directivity when a frame-shaped conductor is used as a support. 本発明の実施例における3m放射電界指向性。3m radiation electric field directivity in an example of the present invention. 本発明の実施の形態の変更例を示す断面図。Sectional drawing which shows the example of a change of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の他の変更例を示す上面図。The top view which shows the other example of a change of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のもう一つの変更例を示す上面図。The top view which shows another example of a change of embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 LSIチップ
2 プリント配線基板
2a 基板
3 配線層
4 絶縁層
5 枠状導体板
6 LSIチップ
7 半田ボール
8 銅ポスト
10 導体板
11 抵抗
12 インピーダンス素子
13 微小ダイポール送信アンテナ
21 支持体
22 絶縁樹脂膜
23 ビアプラグ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 LSI chip 2 Printed wiring board 2a Board | substrate 3 Wiring layer 4 Insulating layer 5 Frame-shaped conductor board 6 LSI chip 7 Solder ball 8 Copper post 10 Conductor board 11 Resistance 12 Impedance element 13 Minute dipole transmitting antenna 21 Support body 22 Insulating resin film 23 Via plug

Claims (12)

LSIが実装されたプリント配線基板の内部または表面に、該プリント配線基板の横断面または表面を2分する分割線を挟んで2枚の導体板が配置され、前記分割線の中心を跨いで二つの前記導体板を接続する第1のインピーダンス素子が配置され、前記分割線の中心点から最も離れた位置の近傍の2箇所において、二つの前記導体板を接続する第2のインピーダンス素子が配置されている半導体装置であって、
前記2枚の導体板が自己補対形状をなしていることを特徴とする半導体装置。
Two conductor plates are arranged inside or on the surface of the printed wiring board on which the LSI is mounted, with a dividing line that bisects the cross section or surface of the printed wiring board, and two conductor boards are straddling the center of the dividing line. The first impedance element that connects the two conductor plates is disposed, and the second impedance element that connects the two conductor plates is disposed at two locations near the position farthest from the center point of the dividing line. A semiconductor device comprising:
A semiconductor device characterized in that the two conductor plates have a self-complementary shape.
LSIが実装されたプリント配線基板の内部または表面に、該プリント配線基板の横断面または表面が複数の領域に分割されており、分割された各領域を2分する分割線を挟んで2枚の導体板が配置され、前記分割線の中心を跨いで二つの前記導体板を接続する第1のインピーダンス素子が配置され、前記分割線の中心点から最も離れた位置の近傍の2箇所において、二つの前記導体板を接続する第2のインピーダンス素子が配置されている半導体装置であって、
前記2枚の導体板が自己補対形状をなしていることを特徴とする半導体装置。
The cross-section or surface of the printed wiring board is divided into a plurality of areas inside or on the surface of the printed wiring board on which the LSI is mounted, and two sheets are sandwiched across a dividing line that divides each divided area into two. A conductor plate is disposed, a first impedance element connecting the two conductor plates across the center of the dividing line is disposed, and at two locations near the position farthest from the center point of the dividing line, A semiconductor device in which a second impedance element for connecting two conductive plates is disposed,
A semiconductor device characterized in that the two conductor plates have a self-complementary shape.
少なくとも一部のLSIが前記プリント配線基板の内部に実装されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein at least a part of the LSI is mounted inside the printed wiring board. 前記プリント配線基板の内部に一部のLSIが実装され、前記プリント配線基板の表面に他の一部のLSIが実装されており、前記導体板が一部のLSIと前記他の一部のLSIとの間に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 A part of the LSI is mounted inside the printed wiring board, the other part of the LSI is mounted on the surface of the printed wiring board, and the conductor plate is part of the LSI and the other part of the LSI. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is disposed between the two. 前記分割線が、前記プリント配線基板の横断面若しくはその表面、または、前記領域の一対角線であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the dividing line is a cross section of the printed wiring board or a surface thereof, or a diagonal line of the region. 前記第1のインピーダンス素子のインピーダンスは、当該半導体装置の使用周波数の最大値における前記自己補対形状導体からなるアンテナの特性インピーダンスの複素共役値であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体装置。 The impedance of the first impedance element is a complex conjugate value of a characteristic impedance of an antenna made of the self-complementary conductor at the maximum value of the operating frequency of the semiconductor device. The semiconductor device according to claim 1. 前記第2のインピーダンス素子の実部の値は、当該半導体装置の使用周波数の最大値における前記自己補対形状導体からなるアンテナの特性インピーダンスの実部の値より大きく、かつ、前記第2のインピーダンス素子の虚部と前記特性インピーダンスの虚部とは符号が異なっていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の半導体装置。 The value of the real part of the second impedance element is larger than the value of the real part of the characteristic impedance of the antenna made of the self-complementary conductor at the maximum value of the operating frequency of the semiconductor device, and the second impedance The semiconductor device according to claim 1, wherein the imaginary part of the element and the imaginary part of the characteristic impedance have different signs. 前記第1のインピーダンス素子のインピーダンスは、60π/√(プリント配線基板の比誘電率)Ωであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体装置。 6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impedance of the first impedance element is 60π / √ (relative permittivity of a printed wiring board) Ω. 前記第2のインピーダンス素子は、抵抗であってその抵抗値は60π/√(プリント配線基板の比誘電率)Ωより大きいことを特徴とする請求項1〜5または8のいずれか一項に記載の半導体装置。 The said 2nd impedance element is resistance, The resistance value is larger than 60 (pi) / (root) (relative dielectric constant of printed wiring board) (omega | ohm), It is any one of Claim 1-5 or 8 characterized by the above-mentioned. Semiconductor device. 前記導体板には、前記第1、第2のインピーダンス素子が接続されているのみで、他のいかなる導体や素子も接続されていないことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の半導体装置。 The conductor plate is connected only to the first and second impedance elements, and is not connected to any other conductor or element. The semiconductor device described. 前記第2のインピーダンスの接続箇所において、二つの前記導体板間の距離は1mm未満であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の半導体装置。 11. The semiconductor device according to claim 1, wherein a distance between the two conductor plates is less than 1 mm at the connection portion of the second impedance. 前記導体板の有する間隙または前記2つの導体板間の間隙を利用して、前記導体板を挟む配線層間の層間接続が行なわれていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の半導体装置。 The interlayer connection between wiring layers sandwiching the conductor plate is performed using a gap of the conductor plate or a gap between the two conductor plates. A semiconductor device according to 1.
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