JP2015130391A - Printed wiring board, semiconductor device and laminated semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の信号線が並設されたプリント配線板、プリント配線板を備えた半導体装置、及び半導体装置を備えた積層型半導体装置に関する。 The present invention relates to a printed wiring board in which a plurality of signal lines are arranged in parallel, a semiconductor device including the printed wiring board, and a stacked semiconductor device including the semiconductor device.
携帯用電子機器の高機能化、小型化に伴い、電子機器に使われる半導体装置は、多ピン化、狭ピッチ化が求められる。半導体装置の多ピン化、狭ピッチ化する構造としてBGA(Ball Grid Array)と呼ばれる半導体パッケージが知られている。また更なる小型化を図るために、例えばロジック用の半導体素子を備えた半導体パッケージの上に、メモリ用の半導体素子を備えた半導体パッケージを積層させたPoP(Package on Package)と呼ばれる積層型半導体装置が知られている。 With the increase in functionality and miniaturization of portable electronic devices, semiconductor devices used in electronic devices are required to have multiple pins and a narrow pitch. A semiconductor package called a BGA (Ball Grid Array) is known as a structure for increasing the number of pins and narrowing the pitch of a semiconductor device. In order to further reduce the size, for example, a stacked semiconductor called PoP (Package on Package) in which a semiconductor package having a semiconductor element for memory is stacked on a semiconductor package having a semiconductor element for logic. The device is known.
積層型半導体装置における上下段の半導体素子であるシステムLSIとDDRメモリ間の通信を行う場合、データ信号を伝送する8本の信号線(バス配線)と、ストローブ信号を伝送する2本の差動配線が必要となる。半導体素子間のデータ信号は、誤動作しないようにシステムクロックにタイミングを同期させる必要がある。信号のタイミングを同期させるために、半導体素子内およびインターポーザ基板上での信号の伝搬時間を制御している。近年では、システムの高速化が進んでおり、信号線に流れる信号の周波数が上昇し、誤動作しないように同期を確保するための時間制御が難しくなっている。 When communication is performed between a system LSI, which is an upper and lower semiconductor element in a stacked semiconductor device, and a DDR memory, eight signal lines (bus wirings) that transmit data signals and two differentials that transmit strobe signals Wiring is required. The data signal between the semiconductor elements needs to be synchronized in timing with the system clock so as not to malfunction. In order to synchronize the timing of the signal, the propagation time of the signal in the semiconductor element and on the interposer substrate is controlled. In recent years, the speed of the system has been increased, and the frequency of the signal flowing through the signal line has risen, making it difficult to control the time to ensure synchronization so as not to malfunction.
一般的に使用される有機基板のインターポーザに接続する半導体素子のパッドピッチと、半導体装置同士を接続するBGAパッドのピッチには、製造テクノロジーの違いにより大きな差が生じる。例えば、半導体素子のパッドピッチが数十[μm]であるのに対して、BGAパッドのピッチは数百[μm]と10倍程大きい。このような理由より、半導体素子が接合されるパッドと半導体装置同士を接続するBGAパッドとを接続する際に、信号線を展開する横方向(配線方向と直交する方向)の領域が必要となる。これが配線長にばらつきを生じさせる。 There is a large difference between the pad pitch of a semiconductor element connected to an interposer of a generally used organic substrate and the pitch of a BGA pad connecting semiconductor devices to each other due to a difference in manufacturing technology. For example, the pad pitch of the semiconductor element is several tens [μm], whereas the pitch of the BGA pads is several hundred [μm], which is about 10 times as large. For this reason, when connecting a pad to which a semiconductor element is bonded and a BGA pad for connecting semiconductor devices to each other, a region in the lateral direction (direction perpendicular to the wiring direction) for developing the signal line is required. . This causes variations in the wiring length.
また、積層型半導体装置では、半導体装置同士を接続するBGAパッドは、半導体素子を実装する領域確保のため、インターポーザの周縁に複数列設けられる。複数列のBGAパッドのうち最内周側に配置されるパッドと最外周側に配置されるパッドは、半導体素子からの距離が縦方向(配線方向)に異なる。このことでも配線長にばらつきを生じさせる。 In the stacked semiconductor device, a plurality of BGA pads for connecting the semiconductor devices are provided on the periphery of the interposer in order to secure a region for mounting the semiconductor element. Among the plurality of rows of BGA pads, the pads arranged on the innermost circumference side and the pads arranged on the outermost circumference side are different in distance from the semiconductor element in the vertical direction (wiring direction). This also causes variations in the wiring length.
このような配線長のばらつきによって、各信号線を伝搬する信号の伝搬時間がばらつくため、インターポーザ上での伝搬時間を調整するための手法の1つとして、信号線の物理長を調整するために信号線をミアンダ配線構造とすることが提案されている。ミアンダ配線構造は、信号線を矩形に折りたたみながら、複数の信号線間で配線長(物理長)を揃えることにより、信号の伝搬時間を揃える方法である。しかし、この方法では、信号線をミアンダ配線構造とする分、信号線の占有面積が増加し、プリント配線板が大型化する。 Since the propagation time of a signal propagating through each signal line varies due to such wiring length variation, as one of the methods for adjusting the propagation time on the interposer, in order to adjust the physical length of the signal line It has been proposed that the signal line has a meander wiring structure. The meander wiring structure is a method of aligning signal propagation times by aligning wiring lengths (physical lengths) among a plurality of signal lines while folding the signal lines into rectangles. However, in this method, the area occupied by the signal line increases as the signal line has a meander wiring structure, and the printed wiring board becomes larger.
そこで、別の手法として、信号線を比誘電率の高い誘電体材料で被覆することで電気長を調整し、信号の伝搬時間を揃える方法が提案されている(特許文献1参照)。この特許文献1では、基準とする信号線に対して配線長の短い信号線を、比誘電率の高い誘電体材料で被覆し、誘電体材料の長さを配線長に応じた長さに設定することで、信号線を伝搬する信号の伝搬速度を変えて、信号の伝搬時間を揃えている。 In view of this, another method has been proposed in which the signal length is adjusted by covering the signal line with a dielectric material having a high relative dielectric constant so as to align the signal propagation time (see Patent Document 1). In Patent Document 1, a signal line having a short wiring length with respect to a reference signal line is covered with a dielectric material having a high relative dielectric constant, and the length of the dielectric material is set to a length corresponding to the wiring length. By doing so, the propagation speed of the signal propagating through the signal line is changed to align the signal propagation time.
しかしながら、上記特許文献1の技術では、比誘電率の高い誘電体を、互いに隣接する2つの信号線にそれぞれ被覆しているので、信号線間の容量性結合による結合容量(静電容量)が大きくなり、信号においてクロストークジッタが増大していた。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since a dielectric material having a high relative dielectric constant is coated on two adjacent signal lines, the coupling capacitance (capacitance) due to capacitive coupling between the signal lines is increased. The crosstalk jitter was increased in the signal.
具体的に説明すると、信号線と、信号線とは別層(下層)に配置された基準電位であるグラウンド導体パターンとの間においても容量性結合がある。積層型半導体装置では、インターポーザ上の信号線幅を細くし、信号線間隔を縮めることで信号線密度を高め、小型化を実現している。そのため、信号線間距離の方が信号線とグラウンド導体パターンとの間の距離よりも小さくなり、隣接した2つの信号線に、比誘電率の高い誘電体を被覆することで、信号線間の結合容量がグラウンド導体パターンに対しての結合容量より相対的に大きくなる。このように、信号線間の結合容量が大きくなると、信号線間のクロストークが大きくなり、信号においてクロストークジッタを増大させる要因となっていた。 More specifically, there is capacitive coupling between a signal line and a ground conductor pattern which is a reference potential arranged in a different layer (lower layer) from the signal line. In the stacked semiconductor device, the signal line width on the interposer is narrowed and the signal line interval is shortened, thereby increasing the signal line density and realizing miniaturization. Therefore, the distance between the signal lines is smaller than the distance between the signal lines and the ground conductor pattern. By covering the adjacent two signal lines with a dielectric having a high relative dielectric constant, the distance between the signal lines can be reduced. The coupling capacitance is relatively larger than the coupling capacitance with respect to the ground conductor pattern. As described above, when the coupling capacitance between the signal lines is increased, the crosstalk between the signal lines is increased, which is a factor of increasing the crosstalk jitter in the signal.
そこで、本発明は、誘電体からなる被覆部材で、信号線を伝搬する信号の伝搬時間を調整しつつ、隣接する2つの信号線間の結合容量を低減し、クロストークジッタを低減させて信号品質の向上を図ることを目的とする。 Therefore, the present invention is a covering member made of a dielectric, and while adjusting the propagation time of a signal propagating through a signal line, the coupling capacitance between two adjacent signal lines is reduced, and crosstalk jitter is reduced to reduce the signal. The purpose is to improve quality.
本発明は、誘電体層と、前記誘電体層に隣接し、複数の信号線が互いに間隔をあけて並設された導体層と、を備え、前記複数の信号線のうち、少なくとも互いに隣接する2つの信号線のそれぞれが、前記誘電体層の誘電体よりも比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材で、配線方向に部分的に被覆され、互いに隣接する2つの信号線のうち、一方の信号線の長さは他方の信号線の長さより長く、前記一方の信号線に形成された被覆部材の前記一方の配線に沿った方向の長さは、前記他方の信号線に形成された被覆部材の前記他方の配線に沿った方向の長さ以下であり、前記一方の信号線に形成された被覆部材と、前記他方の信号線に形成された被覆部材とは、互いに隣接しない非隣接区間を有していることを特徴とする。 The present invention includes a dielectric layer and a conductor layer adjacent to the dielectric layer and in which a plurality of signal lines are arranged in parallel at intervals, and at least of the plurality of signal lines are adjacent to each other. Each of the two signal lines is a covering member made of a dielectric having a dielectric constant higher than that of the dielectric of the dielectric layer, and is partially covered in the wiring direction, and one of the two signal lines adjacent to each other. The length of the signal line is longer than the length of the other signal line, and the length of the covering member formed on the one signal line in the direction along the one wiring is formed on the other signal line. The length of the covering member is not more than the length in the direction along the other wiring, and the covering member formed on the one signal line and the covering member formed on the other signal line are not adjacent to each other It has a section.
本発明によれば、被覆部材で伝搬時間が調整され、隣接する信号線間の結合容量を低減して、クロストークジッタが低減することで、信号線を伝搬する信号品質が向上する。 According to the present invention, the propagation time is adjusted by the covering member, the coupling capacity between adjacent signal lines is reduced, and the crosstalk jitter is reduced, thereby improving the signal quality of propagation through the signal lines.
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る積層型半導体装置の概略構成を示す説明図であり、図1(a)は積層型半導体装置の断面図、図1(b)はプリント配線板の断面図である。図1(a)に示すように、積層型半導体装置100は、パッケージ・オン・パッケージ(Package on Package:PoP)構造の積層型半導体パッケージである。積層型半導体装置100は、第1の半導体装置である下段の半導体パッケージ200と、第2の半導体装置である上段の半導体パッケージ300とが積層されて構成されている。
[First Embodiment]
1A and 1B are explanatory views showing a schematic configuration of the stacked semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a sectional view of the stacked semiconductor device, and FIG. 1B is a printed wiring board. FIG. As shown in FIG. 1A, the
半導体パッケージ200は、第1の半導体素子としての下段の半導体素子201と、第1のプリント配線板(第1のインターポーザ)としての下段のインターポーザ202とを有している。半導体パッケージ300は、第2の半導体素子としての上段の半導体素子301と、第2のプリント配線板(第2のインターポーザ)としての上段のインターポーザ302とを有している。
The
インターポーザ202,302は、平面視四角形の多層基板である。第1実施形態では、インターポーザ202は、コア層211と、その上下面に形成されたビルドアップ層212,213で4層の導体層が構成される多層基板である。
The
具体的に説明すると、図1(b)に示すように、コア層211は、誘電体層(絶縁体層)224と、誘電体層224の両面(両側)に隣接して設けられた導体層223,225と、を有している。ビルドアップ層212は、誘電体層(絶縁体層)222と、誘電体層222の一方の面に隣接して設けられた導体層221とを有している。ビルドアップ層213は、誘電体層(絶縁体層)226と、誘電体層226の一方の面に隣接して設けられた導体層227とを有している。つまり、インターポーザ202は、4層の導体層221,223,225,227と、これら導体層221,223,225,227の間に配置された誘電体層222,224,226とが積層されて構成されている。導体層221,227は、表層であり、導体層223,225は、内層であり、各導体層221,227の表面がソルダーレジスト228,229で覆われて保護されている。誘電体層222は、樹脂等の誘電体280で形成されている。導体層221に誘電体層222を挟んで隣接する導体層223には、グラウンド電位が印加されるグラウンド導体パターン(ベタパターン)290が形成されている。
More specifically, as shown in FIG. 1B, the
図1(a)に示す半導体素子201は、例えばシステムLSIであり、半導体素子301は、例えばDDRメモリである。半導体素子201,301間の通信は、下段および上段のインターポーザ202,302とそれらを接続する、はんだ接合部としてのはんだボール400を介して行う。下段および上段のインターポーザ202,302の対向する面には、上下の接合用の複数のパッド(パッド群)230,330がペリフェラル状に設けられており、パッド230,330同士がはんだボール400で接合されている。半導体素子201と半導体素子301との間の通信は、データ信号を伝送する8つの信号線(バス配線)と、ストローブ信号を伝送する2つの差動配線とを用いて行われる。
The
図2は、第1実施形態に係る積層型半導体装置100の下段の半導体パッケージ200におけるインターポーザ202の配線構造を示す説明図である。図2(a)は、インターポーザ202を、導体層221側から見た平面図であり、ソルダーレジスト228は図示を省略している。図2(b)は、2つの被覆部材の配置関係を説明するための平面図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a wiring structure of the
DDRインターフェース通信である第1実施形態では、図2(a)に示すように、半導体素子201の8つの信号端子(出力端子)261〜268がそれぞれ接合される8つのパッド241〜248が、導体層221に形成されている。また、導体層221には、はんだボール400の接合用の8つのパッド231〜238(230)が形成されている。パッド231〜238とパッド241〜248とは、信号線(バス配線)となる帯状の8つの配線パターン(導体パターン)251〜258で接続されている。つまり、配線パターン251〜258の一端に、パッド241〜248が形成され、配線パターン251〜258の他端に、パッド231〜238が形成されている。
In the first embodiment, which is DDR interface communication, as shown in FIG. 2A, eight
これら複数の配線パターン251〜258は、導体層221において、互いに間隔をあけて並設されている。配線パターン251〜258は、配線長が互いに異ならせて形成されており、第1実施形態では、配線長の短い方から配線パターン251,253,255,257,252,254,256,258とする。つまり、複数の配線パターン251〜258のうち、配線パターン258が最も配線長が長い信号線である。
The plurality of
複数の配線パターン251〜258のうち、少なくとも互いに隣接する2つの配線パターン、第1実施形態では配線パターン251〜257が、それぞれの被覆部材271〜277で、配線方向に部分的に被覆されている。被覆部材271〜277は、誘電体層222の誘電体280及びソルダーレジスト228よりも比誘電率の高い誘電体で形成されている。そして、第1実施形態では、各被覆部材271〜277が同一の比誘電率の誘電体で形成されている。つまり、各被覆部材271〜277を同一材料で形成すればよいので、製造が容易である。
Among the plurality of
また、第1実施形態では、配線長が最も長い信号線以外、即ち配線パターン258以外の配線パターン251〜257が、それぞれの被覆部材271〜277で被覆されている。つまり、配線長が最も長い配線パターン258を基準としており、配線パターン258は被覆部材では被覆されていない。これにより、配線パターン251〜257を伝搬する信号の伝搬時間が配線パターン258を伝搬する信号の伝搬時間に揃えられ、信号の同期が確保される。
In the first embodiment, the
第1実施形態では、各被覆部材271〜277は、互いに間隔をあけて、配線方向に沿って配線パターン251〜257を被覆するように形成されている。そして、各被覆部材271〜277は、配線方向にずらして配置されている。
In the first embodiment, the covering
以下、互いに隣接する2つの配線パターン251,252をそれぞれ被覆する被覆部材271,272を例に、図2(b)を用いて具体的に説明する。図2(b)に示すように、2つの配線パターン251,252のうち、一方の配線パターン252の長さは、他方の配線パターン251の長さよりも長い。図2(b)に示すように、被覆部材271,272のうち、一方の被覆部材272の配線パターン252に沿った方向の長さが、他方の被覆部材271の配線パターン251に沿った方向の長さ以下に設定されている。第1実施形態では、被覆部材272は、被覆部材271よりも短く設定されている。
Hereinafter, the covering
被覆部材272の配線方向の両端部272A,272Bのうち、少なくとも一方の端部、第1実施形態では、両端部272A,272Bが、他方の被覆部材271に隣接する区間(範囲)R1から外側に配線方向にずらして配置されている。換言すると、両方の被覆部材271,272には、配線方向と直交する方向で互いに対向しない、つまり隣接しない非隣接区間(非対向部分)がある。各被覆部材271,272における非隣接区間は、配線方向と直交する方向で互いに対向する、つまり隣接する隣接区間(対向部分)よりも配線方向の長さが長いのが好ましい。第1実施形態では、被覆部材271,272全体が非隣接区間(非対向部分)であり、隣接区間(対向部分)はない。
Of the both ends 272A, 272B in the wiring direction of the covering
このように、被覆部材271〜277で配線パターン251〜257を伝搬する信号の伝搬時間が、配線パターン258を伝搬する信号の伝搬時間に揃うように調整される。また、被覆部材271〜277を互いにずらして配置したことで、隣接する配線パターン間の容量性結合による結合容量が低減され、配線パターン間のクロストークが低減し、信号におけるクロストークジッタが低減される。したがって、配線パターン251〜258を伝搬する信号品質が向上する。また、配線パターン251〜258をミアンダ配線構造とする必要がないため、インターポーザ202の小型化、ひいては半導体パッケージ200、積層型半導体装置100の小型化が可能となる。
As described above, the propagation time of the signal propagating through the
ここで、第1実施形態では、複数の配線パターンは、3つ以上の配線パターンからなるものであり、互いに隣接する3つの配線パターンとして、配線パターン251,252,253を例に説明する。
Here, in the first embodiment, the plurality of wiring patterns are composed of three or more wiring patterns, and the
被覆部材271,272,273において、非隣接区間を増やすには、互いに隣接する3つの配線パターン251,252,253のうち、中央の配線パターン252が、両側の配線パターン251,253よりも配線長が長く設定されているのが好ましい。これにより、中央の配線パターン252上の被覆部材272の配線方向の長さを、被覆部材271,273の配線方向の長さよりも短くすることができる。したがって、被覆部材271,272,273において、非隣接区間を増やすことができ、更には被覆部材271,272,273が配線方向と直交する方向で対向しないようにする(被覆部材271〜273全体を非隣接区間とする)ことが可能である。よって、配線パターン251,252,253間のクロストークを効果的に低減することができ、各配線パターン251〜253を伝搬する信号においてクロストークによるジッタが低減され、信号品質が効果的に向上する。
In the covering
また、互いに隣接する3つの配線パターンとして、配線パターン252,253,254を例に説明する。被覆部材272,273,274において、非隣接区間を増やすには、互いに隣接する3つの配線パターン252,253,254のうち、中央の配線パターン253が、両側の配線パターン252,254よりも配線長が短く設定されているのが好ましい。これにより、両側の配線パターン252,254上の被覆部材272,274の配線方向の長さを、中央の配線パターン253上の被覆部材273の配線方向の長さよりも短くすることができる。したがって、被覆部材272,273,274において、非隣接区間を増やすことができ、更には被覆部材272,273,274が配線方向と直交する方向で対向しないようにする(被覆部材272〜274全体を非隣接区間とする)ことが可能である。よって、配線パターン252,253,254間のクロストークを効果的に低減することができ、各配線パターン252〜254を伝搬する信号においてクロストークによるジッタが低減され、信号品質が効果的に向上する。
In addition, as the three adjacent wiring patterns,
更に、第1実施形態では、複数の配線パターンは、5つ以上の配線パターン、即ち8つの配線パターン251〜258からなるものである。これら8つの配線パターン251〜258のうち、配線長の短い順に上位3つの配線パターン251,253,255を含む互いに隣接する5つの配線パターン251〜255について説明する。
Furthermore, in the first embodiment, the plurality of wiring patterns include five or more wiring patterns, that is, eight
これら5つの配線パターン251〜255(配線パターン群、信号線群)のうち、配線パターン群の中央には、配線パターン253が配置され、配線パターン群の両側には、配線パターン251,255が配置されている。そして、配線長の短い3つの配線パターン251,253,255の間に、これらよりも配線長の長い配線パターン252,254が配置されている。即ち、配線パターン251と配線パターン253との間に配線パターン252が配置され、配線パターン253と配線パターン255との間に配線パターン254が配置されている。換言すれば、配線パターン251,253,255を、これら配線パターンよりも配線長の長い配線パターン252,254で隔てた配置としている。
Among these five
さらに、5つの配線パターン251〜255上には、周囲の誘電体228,280よりも比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材271〜275を、隣接配線パターン間で被らない(対向しない)ように、配線方向(長手方向)にずらして被覆している。これにより、配線パターン251〜255間のクロストークを効果的に低減することができ、信号におけるクロストークジッタが低減するので、信号品質を効果的に向上させることができる。
Further, the covering
また、8つの配線パターン251〜258のうち、配線長の短い順に下位3つ(配線長の長い順に上位3つ)の配線パターン252,254,256を含む互いに隣接する5つの配線パターン252〜256について説明する。5つの配線パターン252〜256(配線パターン群、信号線群)のうち、配線パターン群の中央には、配線パターン254が配置され、配線パターン群の両側には、配線パターン252,256が配置されている。そして、配線長の長い3つの配線パターン252,254,256の間に、これらよりも配線長の短い配線パターン253,255が配置されている。即ち、配線パターン252と配線パターン254との間に配線パターン253が配置され、配線パターン254と配線パターン256との間に配線パターン255が配置されている。換言すれば、配線パターン252,254,256を、これら配線パターンよりも配線長の短い配線パターン253,255で隔てた配置としている。
Of the eight
さらに、5つの配線パターン252〜256上には、周囲の誘電体228,280よりも比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材272〜276を、隣接配線パターン間で被らない(対向しない)ように、配線方向(長手方向)にずらして被覆している。これにより、配線パターン252〜256間のクロストークを効果的に低減することができ、信号におけるクロストークジッタが低減するので、信号品質を効果的に向上させることができる。
Further, the covering
なお、第1実施形態では、配線パターン255と、配線パターン252よりも配線長が長い配線パターン257とを、配線パターン255,257よりも配線長が長い配線パターン256で隔てた配置としている。2本の配線パターン256,257上にも、被覆部材276,277を、隣接する配線パターン256,257間で被らない(対向しない)ように、配線方向(長手方向)にずらして被覆している。被覆部材271〜277は、隣接配線パターン間において、被覆部材同士が並走する長さ(隣接区間の長さ)よりも、並走しない距離(非隣接区間の長さ)が長いこととする。好ましくは、各被覆部材は、隣接配線パターン間で被らない(対向しない)ように独立して被覆されるのがよい。
In the first embodiment, the
ここで、パラレルバス配線は、8ビットを1信号群とするバス配線であって、第1実施形態においては、この種のバス配線として、インターポーザ202に8つの配線パターン251〜258が形成されている。8つの配線パターン251〜258では、信号のタイミングを同期させる必要がある。これら8つの配線パターン251〜258のうち、少なくとも配線長の短い順に上位3本の配線パターン251,253,255を、配線パターン251,253,255よりも配線長の長い配線パターン252,254で隔てた配置としている。したがって、第1実施形態では、配線長の短い配線パターン251,253,255同士が隣接しない。そのため、比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材271〜275を、互いに対向しないように配線方向にずらして配置することが可能となり、配線パターン間の容量性結合による結合容量を最小限に抑制しながら、信号の伝搬時間を調整することが可能となる。
Here, the parallel bus wiring is a bus wiring having 8 bits as one signal group. In the first embodiment, eight
以下、その作用について具体的に説明する。第1実施形態では、タイミングの同期を確保する信号群での伝搬時間を制御する際に、基本的に配線長の長い配線パターン258の伝搬時間に、その他の配線の伝搬時間を揃える。そのため、配線長の短い配線パターン251〜257上に比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材271〜277を、長手方向(配線方向)の領域に亘って配置する。
The operation will be specifically described below. In the first embodiment, when controlling the propagation time in a signal group that ensures timing synchronization, the propagation times of other wirings are basically aligned with the propagation time of the
その際、仮に、配線長が短い配線パターン同士が隣接する配置であると、隣接配線パターン間に比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材が存在する領域が長くなる(対向部分が長くなる)ことになり、配線パターン間の結合容量を十分に低減することができない。 At that time, if the wiring patterns having a short wiring length are adjacent to each other, a region where a covering member made of a dielectric material having a high relative dielectric constant exists between the adjacent wiring patterns becomes long (the facing portion becomes long). As a result, the coupling capacitance between the wiring patterns cannot be sufficiently reduced.
そこで、配線パターンの配線長に応じて、配線パターンの並び順を変更することで、配線パターン間の容量性結合による結合容量を低減しつつ、信号の伝搬時間を調整する。理想的には、隣接配線パターンの配線長差が大きければ大きいほど、配線長の短い配線パターンに対して比誘電率の高い誘電体をより長く、かつ隣接配線パターン間で比誘電率の高い誘電体同士を並走させることなく、被覆することが可能である。 Therefore, by changing the arrangement order of the wiring patterns according to the wiring length of the wiring pattern, the signal propagation time is adjusted while reducing the coupling capacitance due to capacitive coupling between the wiring patterns. Ideally, the larger the wiring length difference between adjacent wiring patterns, the longer the dielectric with a high relative dielectric constant for a wiring pattern with a shorter wiring length and the higher the dielectric constant between adjacent wiring patterns. It is possible to cover the bodies without running them side by side.
つまり、隣接した配線パターン間の結合容量よりも、配線パターンとグラウンド導体パターン290と結合容量を大きくした状態を保つことができる。したがって、配線パターン間の結合容量を低減しながら、伝搬時間の調整が可能となる。
That is, it is possible to maintain a state in which the coupling capacitance between the wiring pattern and the
信号のタイミングを同期させる8つの配線パターン251〜258において、上下の半導体パッケージ200,300の接合に用いる接続用のパッド230(231〜238)を、インターポーザ202の周縁に2列設けた場合を考える。即ち、第1実施形態では、複数のパッド230が2列に配列されている。
In the eight
そして、第1実施形態では、配線長が短いグループである配線パターン251,253,255,257の間に、配線長の長いグループである配線パターン252,254,256が配置されている。配線パターン257の外側には、配線長が最も長い配線パターン258が配置されている。
In the first embodiment, the
図2(a)では、配線長の短い順に上位4本の配線パターン251,253,255,257が接続される4つのパッド231,233,235,237を内側配置とし、残り4つのパッド232,234,236,238を外側配置とするN字型配置とする。これにより、各隣接配線パターンの配線長差のばらつきが小さくなる。そのため、伝搬時間差もばらつきを抑制することができる。
In FIG. 2A, the four
N字型配置は、内側(半導体素子201に近い側)においてパッド231,233,235,237の順に配列し、外側(半導体素子201に遠い側)においてパッド232,234,236,238の順に配列することで実現している。また、配線パターンの配置順は、配線パターン251,252,253,254,255,256,257,258としている。上記配線長の並び順は、最短パターンを1、最長パターンを8とすると、1、5、2、6、3、7、4,8の順としている。隣接配線パターン間で配線長順位のならびを上述のように3つ以上離す配置が良いが、2つ以上でも構わない。
The N-shaped arrangement is arranged in the order of
8つの配線パターン251〜258のうち、基準長となる配線長が最も長い配線パターン258以外の7つの配線パターン251〜257に対して、比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材271〜277を被覆するのが理想である。実効的には、少なくとも配線長の短い順に上位3本の配線パターン251,253,255と配線パターン間の配線パターン252,254の5本の配線パターン251〜255に被覆すれば十分である。さらに、残りの2本の配線パターン256,257にも比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材276,277を被覆することで、伝搬時間のばらつきを少なくすることが可能となる。また、被覆部材をずらして隣接配線間で被らないように配置することで、隣接配線パターン同士の間隔を狭くすることができ、配線領域面積を小さくでき、インターポーザ202、ひいては半導体パッケージ200、積層型半導体装置100の小型化が可能である。
Of the eight
(実施例1)
第1実施形態について、実施例1として伝搬時間の調整と容量性結合による結合容量の低減の効果を検証するために、電磁界解析を行った。ツールは、市販の2D解析であるMentorのXFXを使用した。想定半導体パッケージのサイズは13[mm□]、Chipのサイズは7[mm□]、BGAパッドピッチは0.4[mm]とした。比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材271〜277は、比誘電率が異なる2つ以上の比誘電率の誘電体で形成した。具体的には、被覆部材271,272,273,274,276は同一の比誘電率とし、被覆部材271,272,273,274,276と、被覆部材275と、被覆部材277との間では比誘電率を異ならせた。
Example 1
In the first embodiment, electromagnetic field analysis was performed as Example 1 in order to verify the effect of adjusting the propagation time and reducing the coupling capacitance by capacitive coupling. The tool used was Mentor's XFX, a commercially available 2D analysis. The size of the assumed semiconductor package was 13 [mm □], the size of the Chip was 7 [mm □], and the BGA pad pitch was 0.4 [mm]. The covering
図3は、実施例1のプリント配線板(インターポーザ)202の配線構造を示す説明図である。図3(a)は、プリント配線板(インターポーザ)202を、導体層221側から見た平面図であり、ソルダーレジスト228は図示を省略している。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a wiring structure of the printed wiring board (interposer) 202 according to the first embodiment. FIG. 3A is a plan view of the printed wiring board (interposer) 202 as viewed from the
図3(b)は、図3(a)のIIIb−IIIb’線に沿うインターポーザ202の断面図、図3(c)は、図3(a)のIIIc−IIIc’線に沿うインターポーザ202の断面図であり、表層221とその下層223を図示している。図3(b)に示すように、配線パターン251,253,255,257上には、比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材271,273,275,277が設けれ、それ以外の絶縁用に誘電体からなるソルダーレジスト228が設けられている。配線パターン251〜258の直下には、誘電体280を挟んでグラウンド電位が印加されるグラウンド導体パターン290が設けられている。図3(c)に示すように、配線パターン252,254,256上に比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材272,274,276が設けられ、それ以外の絶縁用に誘電体からなるソルダーレジスト228が設けられている。
3B is a cross-sectional view of the
解析条件を以下に示す。配線パターン251〜258の幅は20[μm]、厚さは10[μm]で、材質は銅とし、各配線パターン251〜258の間隔は20[μm]とした。グラウンド電位が印加されるグラウンド導体パターン290は、厚さ10[μm]で材質を銅とした。
The analysis conditions are shown below. The width of the
被覆部材271〜277の高さ、幅は、共に30[μm]とし、被覆部材271,272,273,274,276の比誘電率は50、被覆部材275の比誘電率は35、
被覆部材277の比誘電率は15とした。例えば、材料は東レ株式会社のRAYBRIDや利昌工業株式会社製のCS―3396等である。
The height and width of the covering
The relative dielectric constant of the covering
例えば、配線長が短い方である配線パターン251の被覆部材271は、配線長が長い方である配線パターン255の被覆部材275や配線パターン257の被覆部材277よりも高い比誘電率の誘電体で形成されている。つまり、被覆部材の比誘電率が高いほど、配線パターンの信号の伝搬速度が遅くなり、信号の伝搬時間が長くなる傾向にある。従って、配線パターンの配線長が長い方に比して配線パターンの配線長が短い方を被覆する被覆部材の比誘電率を、配線パターンの配線長が長い方を被覆する被覆部材の比誘電率よりも高くしている。
For example, the covering
誘電体からなるソルダーレジスト228の比誘電率は3.0とした。例えば、材料は太陽インキ製造株式会社製のPSR―4000シリーズのPSR―4000、AUS5等である。 The relative dielectric constant of the solder resist 228 made of a dielectric was set to 3.0. For example, the material is PSR-4000 series PSR-4000, AUS5, etc. manufactured by Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd.
誘電体280は、厚さ40[μm]、比誘電率は4.8とした。例えば、材料は日立化成株式会社製のMCL―E―679シリーズ、MCL―E―679GTやPanasonic製のMEGTRONシリーズ、R―1515等である。 The dielectric 280 had a thickness of 40 [μm] and a relative dielectric constant of 4.8. For example, the material is MCL-E-679 series, MCL-E-679GT manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., MEGRON series manufactured by Panasonic, R-1515, or the like.
配線パターン251の配線長は4.0[mm]、配線パターン252の配線長は4.55[mm]、配線パターン253の配線長は4.13[mm]、配線パターン254の配線長は4.79[mm]、配線パターン255の配線長は4.40[mm]とした。配線パターン256の配線長は5.03[mm]、配線パターン257の配線長は4.64[mm]、配線パターン258の配線長は5.31[mm]とした。隣接配線の配線長の順番の差は隣接間で2つ以上としている。実施例1のように、隣接配線間での配線長の順番は入れ替わっても構わない。
The wiring length of the
被覆部材271の長さは3.1[mm]、被覆部材272の長さは1.4[mm]、被覆部材273の長さは3.1[mm]、被覆部材274の長さは1.6[mm]、被覆部材275の長さは3.1[mm]とした。被覆部材276の長さは0.9[mm]、被覆部材277の長さは3.1[mm]とした。
The length of the covering
各配線パターン251〜258における信号の伝搬時間は順に、31.87[ps]、31.98[ps]、32.70[ps]、33.92[ps]、33.82[ps]、34.05[ps]、33.77[ps]、34.04[ps]となった。配線長が最も長い配線パターン258の伝搬時間が34.04[ps]、最も短い配線パターン251の伝搬時間が32.69[ps]で伝搬時間の差が1.35[ps]であった。
The signal propagation time in each of the
比較例1として、比誘電率の高い被覆部材を被覆しない場合の結果を記す。各配線パターン251〜258の伝搬時間は順に、25.64[ps]、26.47[ps]、28.20[ps]、29.17[ps]、29.74[ps]、30.70[ps]、32.24[ps]、34.04[ps]であった。基準となる配線長が最も長い配線パターン258と配線長が最も短い配線パターン251の伝搬時間差が、実施例1では1.35[ps]で比較例1では8.40[ps]であった。
As Comparative Example 1, the result in the case where a coating member having a high relative dielectric constant is not coated will be described. The propagation times of the
実施例1により、比較例1に対して、伝搬時間差を83.9%改善することができた。また、ばらつきのレンジも2.18[ps]と8.40[ps]となり、実施例1の方がシステム内の伝搬時間のばらつきも軽減でき、信号品質が向上しているのが確認された。 Example 1 was able to improve the propagation time difference by 83.9% compared to Comparative Example 1. In addition, the variation range was 2.18 [ps] and 8.40 [ps], and it was confirmed that the first embodiment can reduce the variation in propagation time in the system and improve the signal quality. .
また、図6は、比較例2のプリント配線板(インターポーザ)の配線構造を示す説明図である。図6(a)は、プリント配線板(インターポーザ)を、導体層221側から見た平面図であり、ソルダーレジスト228は図示を省略している。図6(b)は、図6(a)のVIb−VIb’線に沿うプリント配線板の断面図であり、表層221とその下層223を図示している。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a wiring structure of a printed wiring board (interposer) of Comparative Example 2. FIG. 6A is a plan view of the printed wiring board (interposer) viewed from the
比較例2では、実施例1の被覆部材271〜277と同じ材質の誘電体で構成された被覆部材1271〜1277で配線パターン251〜257を被覆しているが、被覆部材1271〜1277の配置位置が実施例1と異なる。即ち、比較例2では、図6(a)に示すように、全ての被覆部材1271〜1277の一方の端部の位置を揃えている。
In Comparative Example 2, the
配線長が最も短い配線パターン251と、これに隣接する配線パターン252との間の容量性結合による結合容量について、実施例1の場合と比較例2の場合とで比較した。
The coupling capacity by capacitive coupling between the
比較例2では、配線パターン寸法や誘電体寸法、比誘電率は実施例1と同様とした。比誘電率の高い誘電体の被覆部材の長さも実施例1と同様で、被覆部材1271の長さは3.1[mm]、被覆部材1272の長さは1.4[mm]とした。
In Comparative Example 2, the wiring pattern dimensions, dielectric dimensions, and relative dielectric constant were the same as in Example 1. The length of the dielectric covering member having a high relative dielectric constant was the same as that of Example 1, the length of the covering
実施例1の場合の配線パターン251,252が並走している区間における全結合容量は0.22[pF]、比較例2の場合は0.28[pF]となった。実施例1のように、比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材を配線方向にずらして被覆することで、比較例2よりも23.9%結合容量が小さくなった。
The total coupling capacitance in the section in which the
また、比較例3として、図6に示した比較例2の構造において、配線パターンの間隔を30[μm]と広げた場合の並走している区間における全結合容量について、実施例1の場合と比較例3の場合とを比較した。比較例3の場合は0.24[pF]となり、実施例1の配線間隔が20[μm]の場合よりも、結合容量が小さくなった。従って、比較例3の場合、実施例1の場合よりも配線間隔を10[μm]広く取る必要があることがわかった。このことは、1ビット当り10[μm]配線領域が増加することを示している。タイミングを確保する信号群当たり、例えば8ビットでは、80[μm]、電子機器システムとして64ビットの場合、640[μm]配線領域が増える。つまり、実施例1の構造とすることで、配線領域を減少させることができ、インターポーザ202、ひいては半導体パッケージ200、積層型半導体装置100の小型化が可能となる。
Further, as Comparative Example 3, in the structure of Comparative Example 2 shown in FIG. 6, the total coupling capacitance in the parallel running section when the wiring pattern interval is widened to 30 [μm] is the case of Example 1. And the case of Comparative Example 3 were compared. In the case of the comparative example 3, it was 0.24 [pF], and the coupling capacitance was smaller than that in the case where the wiring interval of the example 1 was 20 [μm]. Therefore, in the case of the comparative example 3, it has been found that the wiring interval needs to be 10 [μm] wider than that in the case of the first example. This indicates that the wiring area of 10 [μm] per bit increases. For example, in the case of 8 bits, 80 [μm] per signal group for ensuring timing, and in the case of 64 bits as an electronic device system, the wiring area increases by 640 [μm]. That is, with the structure of the first embodiment, the wiring area can be reduced, and the
なお本実施例における各配線パターンの間隔は20[μm]としたが、10[μm]以上30[μm]以下であることが好ましい。各配線パターンの間隔を10[μm]よりも狭くすると、被覆部材により配線パターンを被覆することが困難になる。また30[μm]よりも広くした場合の実施例1と比較例2を比較すると、結合容量の差が5%以下となることが想定され、実質的な効果が小さくなる。 In addition, although the interval of each wiring pattern in this embodiment is 20 [μm], it is preferably 10 [μm] or more and 30 [μm] or less. When the interval between the wiring patterns is narrower than 10 [μm], it is difficult to cover the wiring patterns with the covering member. Further, when Example 1 and Comparative Example 2 in the case where the width is larger than 30 [μm] are compared, it is assumed that the difference in the coupling capacitance is 5% or less, and the substantial effect is reduced.
(実施例2)
第1実施形態について、実施例1と同様に伝搬時間の調整と結合容量の低減の効果について検証を行った。比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材271〜277の誘電体材料は1種類のみとしている。つまり、被覆部材271〜277の比誘電率を同一としている。
(Example 2)
About 1st Embodiment, it verified about the effect of adjustment of propagation time and reduction of coupling capacity similarly to Example 1. FIG. Only one type of dielectric material is used for the covering
図4は、図2(a)に示すIV−IV’線に沿うインターポーザ202の断面図であり、ビルドアップ層212を図示している。図4では、配線パターン251,253,255,257上に比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材271,273,275,277が設けられているが、残りの配線パターン252,254,256上にも被覆部材が設けられている。また、それ以外に絶縁用に誘電体からなるソルダーレジスト228が設けられている。配線パターン251〜258の直下には、誘電体280を挟んでグラウンド電位が印加されるグラウンド導体パターン290が設けられている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
解析条件を以下に示す。配線パターン251〜258の幅は20[μm]、厚さは10[μm]で材質は銅とし、各配線パターン間隔は20[μm]とした。被覆部材271〜277の高さ、幅は、共に30[μm]とし、比誘電率は50とした。ソルダーレジスト228の比誘電率は3.0とした。グラウンド導体パターン290は、厚さ10[μm]で材質を銅とした。誘電体280は厚さ40[μm]、比誘電率は4.8とした。
The analysis conditions are shown below. The widths of the
配線パターン251の配線長は4.0[mm]、配線パターン252の配線長は4.55[mm]、配線パターン253の配線長は4.13[mm]、配線パターン254の配線長は4.79[mm]とした。また、配線パターン255の配線長は4.40[mm]、配線パターン256の配線長は5.03[mm]、配線パターン257の配線長は4.64[mm]、配線パターン258の配線長は5.31[mm]とした。
The wiring length of the
被覆部材271の配線方向の長さは3.1[mm]、被覆部材272の配線方向の長さは1.4[mm]、被覆部材273の配線方向の長さは3.1[mm]、被覆部材274の配線方向の長さは1.6[mm]とした。また、被覆部材275の配線方向の長さは3.1[mm]、被覆部材276の配線方向の長さは0.9[mm]、被覆部材277の配線方向の長さは3.1[mm]とした。
The length of the covering
各配線パターン251〜258の伝搬時間は順に、31.87[ps]、31.98[ps]、32.70[ps]、33.92[ps]、34.44[ps]、34.05[ps]、35.97[ps]、34.04[ps]となった。
The propagation times of the
実施例1と同様に、配線長が最も長い配線パターン258の伝搬時間が34.04[ps]、配線長が最も短い配線パターン251の伝搬時間が31.87[ps]で、伝搬時間差が2.17[ps]となった。対策を施さない場合の伝搬時間差である8.4[ps]と比べて、実施例2では74.2%改善している。
Similar to the first embodiment, the propagation time of the
また、伝搬時間のばらつきレンジも4.10[ps]と8.40[ps]となり、実施例2の方がシステム内の伝搬時間ばらつきも軽減でき、信号品質が向上している。また、比誘電率の高い誘電体を1種類で制御しているため、長さ換算での調整が容易であり、かつ、誘電体を塗布する回数も実施例1と比して、少ない工程で製造することが可能となり、コストも低減できる。 Also, the propagation time variation ranges are 4.10 [ps] and 8.40 [ps], and the propagation time variation in the system can be reduced in the second embodiment, and the signal quality is improved. Further, since the dielectric having a high relative dielectric constant is controlled by one type, adjustment in terms of length is easy, and the number of times of applying the dielectric is less than that of the first embodiment. It can be manufactured and the cost can be reduced.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る積層型半導体装置について説明する。図5は、第2実施形態に係る積層型半導体装置の下段の半導体パッケージにおけるインターポーザの配線構造を示す説明図である。なお、上記第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。図5(a)はインターポーザを導体層221側から見た平面図であり、ソルダーレジスト228の図示は省略している。図5(b)は図5(a)における被覆部材の拡大図、図5(c)は図5(b)のVc−Vc’線に沿う断面図、図5(d)は図5(b)のVd−Vd’線に沿う断面図、図5(e)は図5(b)のVe−Ve’線に沿う断面図である。インターポーザの断面構造のうち、図5(c)〜図5(e)には表層配線とその下層を図示している。
[Second Embodiment]
Next, a stacked semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is an explanatory view showing a wiring structure of an interposer in the lower semiconductor package of the stacked semiconductor device according to the second embodiment. In addition, about the structure similar to the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. FIG. 5A is a plan view of the interposer as seen from the
第2実施形態においても、上記第1実施形態と同様、半導体素子201の信号端子261〜268が接合されるパッド241〜248と、パッド231〜238を配線パターン251〜258で接続されている。そして、パッド241〜248からパッド231〜238までの配線長の短い3つの配線パターン251,253,255を当該配線パターンよりも配線長の長い配線パターン252,254で隔てた配置としている。さらに、各配線パターン251〜257上には、周囲の誘電体よりも比誘電率の高い誘電体である被覆部材271X,272X,273〜277が、配線方向にずらして配置されている。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the
第2実施形態では、互いに隣接する2つの配線パターン251,252をそれぞれ被覆する被覆部材271X,272Xが、互いに配線方向と直交する方向で対向する対向部分271Xa,272Xaを有している。各対向部分271Xa,272Xaは、被覆している2つの251,252において互いに対向する側端部251c,252cを露出するように切り欠かれている。つまり、被覆部材271X,272Xで被覆している2つの配線パターン251,252において互いに対向する側端部251c,252cを通る、積層方向Lに垂直な2つの平面(仮想平面)P1,P2を定義する。対向部分271Xa,272Xaは、2つの平面P1,P2で挟まれた空間の部分が切り欠かれて形成されている。
In the second embodiment, the covering
特に、最も短い配線パターン251と隣接する配線パターン252には、対向部分271Xa,272Xaが生じる可能性がある。図5(c)〜図5(e)に示すように、被覆部材271X,272Xの断面を見たときに、配線パターン251,252間の領域には比誘電率の高い誘電体が存在しないように、対向部分271Xa,272Xaが切り欠かれて形成されている。図5(c)〜図5(e)では、対向部分271Xa,272Xaは、配線方向に斜めに切り欠かれている。
In particular, in the
第2実施形態によれば、上記第1実施形態と同様、伝搬時間を調整する被覆部材271X,272X,273〜277を配線方向にずらして配置することで、配線パターン間の結合容量が低減し、クロストークジッタが低減するので、信号品質が向上する。
According to the second embodiment, as in the first embodiment, the
その際、配線長の短い配線パターンの伝搬時間と隣接配線パターンの伝搬時間差を最小にするために必要な誘電体被覆領域を稼ぐために、対向部分271Xa,272Xaを形成する必要がある場合がある。この場合には、対向部分271Xa,272Xaにおいて、切欠を形成することで、配線パターン251,252間の結合容量の増大を抑制され、信号品質の低下を抑制することができる。また、伝搬時間差を縮小し、かつ、隣接配線同士の間隔を狭くすることができ、配線領域面積を小さくでき、半導体装置の小型化が可能である。さらには、配線パターンにおいて、比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材を被せた配線部分と被せない配線部分との間で、インピーダンスの急激な変動が緩和され、信号波形の反射が軽減され、より信号品質が向上する。
At this time, there may be a case where the opposing portions 271Xa and 272Xa need to be formed in order to earn a dielectric covering region necessary for minimizing the propagation time difference between the wiring pattern having a short wiring length and the adjacent wiring pattern. . In this case, by forming a notch in the facing portions 271Xa and 272Xa, an increase in coupling capacitance between the
(実施例3)
第2実施形態の積層型半導体装置について、伝搬時間の調整と結合容量の低減の効果を検証するために、第2実施形態で説明した図5の配線構造において、上記実施例と同様に電磁界解析を行った。
(Example 3)
In the stacked semiconductor device of the second embodiment, in order to verify the effect of adjusting the propagation time and reducing the coupling capacitance, in the wiring structure of FIG. 5 described in the second embodiment, the electromagnetic field is similar to the above example. Analysis was performed.
図5の配線構造を用いて下記に説明する。配線パターン251,252上に比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材271X,272Xが設けられ、それ以外の絶縁用にソルダーレジスト228が設けられている。配線パターン251〜258の直下には、誘電体280を挟んでグラウンド導体パターン290が設けられている。
This will be described below using the wiring structure of FIG.
解析条件を以下に示す。配線パターン251〜258の幅は20[μm]、厚さは10[μm]で材質は銅とし、各配線パターンの間隔は20[μm]とした。
The analysis conditions are shown below. The widths of the
被覆部材271X,272X,273〜277の高さ、幅は共に30[μm]とし、比誘電率は50とした。ソルダーレジスト228の比誘電率は3.0とした。グラウンド導体パターン290は、厚さ10[μm]とし、材質を銅とした。誘電体280は厚さ40[μm]、比誘電率は4.8とした。
The height and width of the covering
配線パターン251の配線長は3.5[mm]、配線パターン252の配線長は4.05[mm]、配線パターン253の配線長は3.63[mm]、配線パターン254の配線長は4.29[mm]、配線パターン255の配線長は3.9[mm]とした。また、配線パターン256の配線長は8.53[mm]、配線パターン257の配線長は4.14[mm]、配線パターン258の配線長は4.81[mm]とした。
The wiring length of the
被覆部材271Xの配線方向の長さは2.8[mm]、被覆部材272Xの配線方向の長さは1.25[mm]、被覆部材273の配線方向の長さは2.8[mm]、被覆部材274の配線方向の長さは1.49[mm]とした。また、被覆部材275の配線方向の長さは2.8[mm]、被覆部材276の配線方向の長さは1.73[mm]、被覆部材277の配線方向の長さは2.8[mm]とした。さらに、配線パターン251,252上の被覆部材271X,272Xの対向部分271Xa,272Xaは、配線方向の長さが0.7[mm]であり、長手方向に斜めに被覆してある。
The length of the covering
配線長が最も長い配線パターン258と最も短い配線パターン251との伝搬時間の差は5.27[ps]となった。比較例として、各配線パターン長は上記と同一として、被覆部材271X,272Xの端部を斜めに切り欠かない場合も解析した。
The difference in propagation time between the
配線パターン251上に被覆した被覆部材の配線方向の長さは2.9[mm]、配線パターン252上に被覆した被覆部材の配線方向の長さは1.15[mm]、配線パターン253上に被覆した被覆部材の配線方向の長さは2.9[mm]とした。また、配線パターン254上に被覆した被覆部材の配線方向の長さは1.39[mm]、配線パターン255上に被覆した被覆部材の配線方向の長さは2.9[mm]とした。また、配線パターン256上に被覆した被覆部材の配線方向の長さは1.63[mm]、配線パターン257上に被覆した被覆部材の配線方向の長さは8.9[mm]とした。
The length of the covering member coated on the
この比較例の場合、配線長の最も長い配線パターン258と配線長の最も短い配線パターン251との信号の伝搬時間差は5.77[ps]となった。実施例3のように被覆部材271X,272Xを、対向する部分で配線方向に斜めに被覆することで、伝搬時間差を8.7%減少させることができることが確認された。
In the case of this comparative example, the signal propagation time difference between the
さらに、8つの配線パターンの長さのばらつきを示す標準偏差が1.10から1.03となり、システム内のばらつきを抑制することもできる。また、結合容量においても、単位長さ当たりの容量が、0.07[pF/mm]に対して、0.05[pF/mm]と28.5%改善された。 Further, the standard deviation indicating the length variation of the eight wiring patterns is changed from 1.10 to 1.03, and the variation in the system can be suppressed. Also in the coupling capacity, the capacity per unit length was improved by 28.5% to 0.05 [pF / mm] with respect to 0.07 [pF / mm].
さらに、配線方向に斜めに被覆することで、比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材を被せた配線部と、被せない配線部との間で、インピーダンスの変動が緩和され、信号波形の反射が軽減し、信号品質が向上する効果もある。 Furthermore, by covering the wiring direction obliquely, impedance fluctuations are reduced between the wiring part covered with a covering member made of a dielectric material having a high relative dielectric constant and the wiring part not covered, and the signal waveform is reflected. Is reduced and the signal quality is improved.
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications are possible within the technical idea of the present invention.
上記実施形態では、信号線としての配線パターンがプリント配線板の表層に形成される場合について説明したが、プリント配線板の内層に信号線としての配線パターンが形成される場合であっても、本発明は適用可能である。 In the above embodiment, the case where the wiring pattern as the signal line is formed on the surface layer of the printed wiring board has been described, but even if the wiring pattern as the signal line is formed on the inner layer of the printed wiring board, The invention is applicable.
また、上記実施形態では、インターポーザの周縁に配置されるBGA接続用のパッド230(231〜238)が、2列の構造の場合で説明したが、1列、又は3列以上であっても本発明は適用可能である。 In the above-described embodiment, the BGA connection pads 230 (231 to 238) arranged on the periphery of the interposer have been described as having a two-row structure. The invention is applicable.
また、上記実施形態では、比誘電率の高い誘電体で形成された被覆部材は、配線方向に連続的に被覆させる場合で説明したが、誘電体を断続的に被覆させても本発明は適用可能である。 In the above embodiment, the covering member formed of a dielectric material having a high relative dielectric constant has been described as being continuously covered in the wiring direction. However, the present invention can be applied even if the dielectric material is intermittently covered. Is possible.
また、上記実施形態では、積層型半導体装置について説明したがこれに限定するものではない。積層型ではなく半導体装置単体、或いは積層可能な半導体装置のインターポーザであるプリント配線板についても本発明は適用可能であり、また半導体装置等が実装されるマザーボードであるプリント配線板についても本発明は適用可能である。 In the above embodiment, the stacked semiconductor device has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a printed wiring board which is an interposer of a semiconductor device alone or a stackable semiconductor device instead of a stacked type, and the present invention is also applied to a printed wiring board which is a motherboard on which a semiconductor device or the like is mounted. Applicable.
また、上記実施形態では、配線長が最長の信号線には被覆部材を被覆していないが、本発明は、配線長が最長の信号線に被覆部材を被覆する場合を除外するものではなく、配線長が最長の信号線に被覆部材を被覆する場合も含む。 In the above embodiment, the signal line with the longest wiring length is not covered with the covering member, but the present invention does not exclude the case where the signal line with the longest wiring length is covered with the covering member. The case where the covering member is covered on the signal line having the longest wiring length is also included.
100…積層型半導体装置、200…半導体パッケージ(半導体装置)、201…半導体素子、202…インターポーザ(プリント配線板)、221…導体層、222…誘電体層、251〜258…配線パターン(信号線)、271〜277…被覆部材、272A,272B…端部、R1…区間
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記複数の信号線のうち、少なくとも互いに隣接する2つの信号線のそれぞれが、前記誘電体層の誘電体よりも比誘電率の高い誘電体からなる被覆部材で、配線方向に部分的に被覆され、
互いに隣接する2つの信号線のうち、一方の信号線の長さは他方の信号線の長さより長く、前記一方の信号線に形成された被覆部材の前記一方の配線に沿った方向の長さは、前記他方の信号線に形成された被覆部材の前記他方の配線に沿った方向の長さ以下であり、
前記一方の信号線に形成された被覆部材と、前記他方の信号線に形成された被覆部材とは、互いに隣接しない非隣接区間を有していることを特徴とするプリント配線板。 A dielectric layer; and a conductor layer adjacent to the dielectric layer and in which a plurality of signal lines are arranged side by side at intervals,
Of the plurality of signal lines, at least two signal lines adjacent to each other are partially covered in the wiring direction with a covering member made of a dielectric having a relative dielectric constant higher than that of the dielectric of the dielectric layer. ,
Of two signal lines adjacent to each other, the length of one signal line is longer than the length of the other signal line, and the length in the direction along the one wiring of the covering member formed on the one signal line Is less than or equal to the length in the direction along the other wiring of the covering member formed on the other signal line,
The printed wiring board, wherein the covering member formed on the one signal line and the covering member formed on the other signal line have non-adjacent sections that are not adjacent to each other.
前記各隣接区間は、被覆している2つの信号線において互いに対向する側端部を露出するように切り欠かれていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のプリント配線板。 The covering members covering the two signal lines adjacent to each other have adjacent sections adjacent to each other,
8. The print according to claim 1, wherein each of the adjacent sections is cut out so as to expose the side end portions facing each other in the two signal lines that are covered. Wiring board.
複数の信号端子を有し、前記各信号端子が、前記プリント配線板の各信号線の一端に形成されたパッドに接合された半導体素子と、を備えたことを特徴とする半導体装置。 A printed wiring board according to any one of claims 1 to 10,
A semiconductor device comprising a plurality of signal terminals, wherein each of the signal terminals is bonded to a pad formed at one end of each signal line of the printed wiring board.
前記半導体装置に積層される、前記半導体装置とは別の半導体装置と、を備え、
前記別の半導体装置は、前記プリント配線板とは別のプリント配線板と、前記半導体素子とは別の半導体素子と、を有し、
前記プリント配線板の各信号線の他端に形成されたパッドが、前記別のプリント配線板に接合されていることを特徴とする積層型半導体装置。 A semiconductor device according to claim 11;
A semiconductor device different from the semiconductor device, which is stacked on the semiconductor device,
The another semiconductor device has a printed wiring board different from the printed wiring board, and a semiconductor element different from the semiconductor element,
A stacked semiconductor device, wherein a pad formed on the other end of each signal line of the printed wiring board is bonded to the other printed wiring board.
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