【０００１】[0001]
【技術分野】本発明は，ＢＧＡパッケージ及びＢＧＡパ
ッケージの電子部品を搭載してなるプリントボードに関
する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a BGA package and a printed board on which electronic components of the BGA package are mounted.
【０００２】[0002]
【従来技術】図５に示すように，半田ボールと半導体素
子搭載部を下方にもうけてなる，所謂キャビティダウン
タイプのボールグリッド（ＢＧＡ）パッケージの電子部
品９０は，放熱用のヒートスプレッダー９２の下方に半
導体素子９１の搭載部を有し，樹脂基板９３の底部にプ
リント配線板９９との接続用の半田ボール９４を有して
いる。そして，必要に応じて，放熱用のフィン９７が設
けられる。同図において，符号９５はボンディングワイ
ヤーであり，符号９６は樹脂モールドである。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 5, an electronic component 90 of a so-called cavity-down type ball grid (BGA) package in which a solder ball and a semiconductor element mounting portion are provided below a heat spreader 92 for heat radiation. And a solder ball 94 for connection to a printed wiring board 99 at the bottom of the resin substrate 93. Then, fins 97 for heat radiation are provided as needed. In the figure, reference numeral 95 denotes a bonding wire, and reference numeral 96 denotes a resin mold.
【０００３】そして，半導体素子９１から発せられる熱
は，主としてヒートスプレッダー９２を介して上部から
放出されている。一方，電子部品の高密度化が進展する
と共に電子部品からの放熱は特に重要な課題となってお
り，放熱特性を良好にすることがボールグリッドアレイ
パッケージの重要な技術課題となっている。The heat generated from the semiconductor element 91 is mainly released from the upper part via the heat spreader 92. On the other hand, as the density of electronic components has increased, heat dissipation from electronic components has become a particularly important issue, and improving heat dissipation characteristics has become an important technical issue for ball grid array packages.
【０００４】[0004]
【解決しようとする課題】しかしながら，上記キャビテ
ィダウンタイプのボールグリッドアレイパッケージ９０
は，下方（プリント配線板９９側）に対する放熱が悪い
という問題がある。すなわち，半導体素子９１の下方
は，熱伝導性の良くない樹脂被覆を介してプリント配線
板９９に接しており，熱抵抗が大きく放熱が悪い。ボー
ルグリッドアレイパッケージをプリント配線板に搭載し
てなるプリントボードについても同様である。However, the cavity-down type ball grid array package 90 described above.
Has a problem in that heat radiation to the lower side (to the side of the printed wiring board 99) is poor. That is, the lower part of the semiconductor element 91 is in contact with the printed wiring board 99 via a resin coating having poor thermal conductivity, and has a large thermal resistance and poor heat radiation. The same applies to a printed board having a ball grid array package mounted on a printed wiring board.
【０００５】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであり，放熱性に優れたキャビティダウンタ
イプのボールグリッドアレイパッケージおよび上記ボー
ルグリッドアレイパッケージを搭載してなるプリントボ
ードを提供しようとするものである。The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides a cavity-down type ball grid array package excellent in heat dissipation and a printed board having the ball grid array package mounted thereon. It is assumed that.
【０００６】[0006]
【課題の解決手段】本願の請求項１の発明は，上面の放
熱部の下方に半導体素子の搭載部と半田ボールとを設け
てなるプリント配線板搭載用のボールグリッドアレイパ
ッケージであって，上記半導体素子を樹脂被覆で覆うと
共に上記半導体素子の下方に近接させて熱伝導率の良好
な放熱ブロックを設けてなることを特徴とするボールグ
リッドアレイパッケージにある。According to a first aspect of the present invention, there is provided a ball grid array package for mounting a printed wiring board, wherein a mounting portion of a semiconductor element and a solder ball are provided below a heat radiating portion on an upper surface. A ball grid array package is characterized in that a semiconductor element is covered with a resin coating and a heat dissipation block having good thermal conductivity is provided adjacent to and below the semiconductor element.
【０００７】本発明において特に注目すべきことは，半
導体素子の下方に近接させて熱伝導率の良好な放熱ブロ
ックを設けてあることである。このような放熱ブロック
を設けることにより，半導体素子の下面から放出される
発熱は，下方に近接した放熱ブロックを介してほぼ最短
距離の経路で効率よく下方に放出されるようになる。即
ち，熱伝導が良好な放熱ブロックを介することにより，
外部（大気，またはプリント配線板に搭載した場合には
プリント配線板，以下同じ）に対して良好に熱を放出す
ることができる。また，樹脂被覆中に放熱ブロックを配
置する構造は，極めて簡素であり，製造が容易である。It is particularly noteworthy in the present invention that a heat-dissipating block having good thermal conductivity is provided near the lower part of the semiconductor element. By providing such a heat radiating block, heat generated from the lower surface of the semiconductor element can be efficiently radiated downward through a heat radiating block close to the lower part of the semiconductor element through a path of almost the shortest distance. That is, through the heat dissipation block with good heat conduction,
Heat can be satisfactorily released to the outside (atmosphere or printed wiring board when mounted on a printed wiring board, the same applies hereinafter). Further, the structure in which the heat radiation block is arranged in the resin coating is extremely simple and easy to manufacture.
【０００８】上記放熱ブロックの材質としては，アルミ
ニウム，銅，銅タングステン，コバール等の金属があ
る。なお，請求項２に記載のように，上記放熱ブロック
には，上記半導体素子よりも更に横方向に延設してなる
ウィング部を設けることが好ましい（図３参照）。上記
ウィング部により，放熱ブロックの底面の面積が増大
し，半導体素子の熱は熱抵抗の小さい放熱ブロックを通
って横方向にも多量に流れ，放熱ブロックの底面から放
熱されるようになる。As the material of the heat radiation block, there are metals such as aluminum, copper, copper tungsten, and Kovar. In addition, as described in claim 2, it is preferable that the heat dissipation block is provided with a wing portion extending further in the lateral direction than the semiconductor element (see FIG. 3). Due to the above-mentioned wings, the area of the bottom surface of the heat dissipation block increases, and a large amount of heat of the semiconductor element flows laterally through the heat dissipation block having a small thermal resistance, so that heat is radiated from the bottom surface of the heat dissipation block.
【０００９】また，請求項３に記載のように，放熱ブロ
ックを薄板状とし，放熱ブロックの上方，即ち，放熱ブ
ロックと半導体素子との間に，半導体素子に近接するサ
ーマルビアを設けるようにしてもよい（図１参照）。放
熱ブロックを小型にしても，上記サーマルビアにより放
熱ブロックと半導体との間の熱抵抗を低くできるから，
厚さの大きな放熱ブロックと同様の効果を得るようにす
ることができるからである。According to a third aspect of the present invention, the heat radiating block has a thin plate shape, and a thermal via close to the semiconductor element is provided above the heat radiating block, ie, between the heat radiating block and the semiconductor element. (See FIG. 1). Even if the heat-dissipating block is small, the thermal vias can reduce the thermal resistance between the heat-dissipating block and the semiconductor.
This is because the same effect as that of the heat dissipation block having a large thickness can be obtained.
【００１０】また，請求項４に記載のように，放熱ブロ
ックの上面と半導体素子の下面との間は，高熱伝導性樹
脂または高熱伝導性樹脂シートを介して電気的に絶縁す
ることが好ましい。上記高熱伝導性樹脂または高熱伝導
性樹脂シートにより，放熱ブロックと半導体との間の熱
抵抗を一段と低くすることができるからである。It is preferable that the upper surface of the heat dissipation block and the lower surface of the semiconductor element be electrically insulated through a high heat conductive resin or a high heat conductive resin sheet. This is because the high thermal conductive resin or the high thermal conductive resin sheet can further reduce the thermal resistance between the heat dissipation block and the semiconductor.
【００１１】次に，本願の請求項５の発明は，上面の放
熱部の下方に半導体素子の搭載部と半田ボールとを設け
てなるプリント配線板搭載用のボールグリッドアレイパ
ッケージであって，上記半導体素子を樹脂被覆で覆うと
共に上記半導体素子の下方に近接させて熱伝導率の良好
なサーマルビアを設けてなることを特徴とするボールグ
リッドアレイパッケージにある。本発明は，前記放熱ブ
ロックに代えてサーマルビアを用いたものである。Next, a fifth aspect of the present invention is a ball grid array package for mounting a printed wiring board, wherein a mounting portion of a semiconductor element and a solder ball are provided below a heat radiating portion on an upper surface. A ball grid array package is characterized in that a semiconductor element is covered with a resin coating and a thermal via having good thermal conductivity is provided close to and below the semiconductor element. According to the present invention, a thermal via is used in place of the heat radiation block.
【００１２】その結果，前記放熱ブロックと同様に，上
記サーマルビアにより，半導体素子の下面から放出され
る発熱は，下方に近接した放熱ブロックを介してほぼ最
短距離の経路で効率よく下方に放出されるようになる。
そして，請求項６に記載のように，上記サーマルビアと
半導体素子との間は，高熱伝導性樹脂または高熱伝導性
樹脂シートを介して電気的に絶縁することが好ましい。
上記高熱伝導性樹脂または高熱伝導性樹脂シートによ
り，サーマルビアと半導体との間の熱抵抗を一段と低く
することができるからである。As a result, similarly to the heat radiating block, heat generated from the lower surface of the semiconductor element by the thermal via is efficiently radiated downward through a heat radiating block adjacent to the lower side through a path of almost the shortest distance. Become so.
In addition, as described in claim 6, it is preferable that the thermal via and the semiconductor element are electrically insulated via a high heat conductive resin or a high heat conductive resin sheet.
This is because the high thermal conductive resin or the high thermal conductive resin sheet can further reduce the thermal resistance between the thermal via and the semiconductor.
【００１３】一方，請求項７に記載の発明は，請求項１
から請求項６のいずれか１項に記載のボールグリッドア
レイパッケージをプリント配線板に搭載してなるプリン
トボードであって，前記ボールグリッドアレイパッケー
ジとプリント配線板との間には，熱伝導性接着剤又はグ
リースが充填されていることを特徴とするプリントボー
ドにある。本発明において，特に注目すべきことは，ボ
ールグリッドアレイパッケージとプリント配線板との間
が，熱伝導性接着剤又はグリースにより充填されている
ことである。On the other hand, the invention according to claim 7 is based on claim 1.
A printed board comprising the printed circuit board mounted with the ball grid array package according to any one of claims 1 to 6, wherein a heat conductive adhesive is provided between the ball grid array package and the printed circuit board. The printed board is characterized by being filled with an agent or grease. In the present invention, it is particularly notable that the space between the ball grid array package and the printed wiring board is filled with a thermally conductive adhesive or grease.
【００１４】その結果，下面からの放熱を良好にした請
求項１から請求項６に記載のボールグリッドアレイパッ
ケージの効果に加えて，ボールグリッドアレイパッケー
ジとプリント配線板との間の熱抵抗が減少し，更に放熱
が良好となる。すなわち，プリント配線板の上面とパッ
ケージの下面との間に空隙がなくなり，熱伝導率の良好
な接着剤又はグリースにより両部間の熱抵抗が小さくな
る。As a result, in addition to the effects of the ball grid array package according to any one of claims 1 to 6, wherein the heat radiation from the lower surface is improved, the thermal resistance between the ball grid array package and the printed wiring board is reduced. In addition, heat radiation becomes better. That is, there is no gap between the upper surface of the printed wiring board and the lower surface of the package, and the adhesive or grease having good thermal conductivity reduces the thermal resistance between the two parts.
【００１５】[0015]
実施形態例１ 本例は，図１に示すように，半田ボール１２を介してボ
ールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージ１０の電子部
品をプリント配線板４１に搭載したプリントボード１の
部分図である。ボールグリッドアレイパッケージ１０
は，上面のヒートスプレッダー１９の下方に半導体素子
１１の搭載部と半田ボール１２とを設けてなるキャビテ
ィダウン型のボールグリッドアレイパッケージであっ
て，半導体素子１１を樹脂モールド１６で覆うと共に半
導体素子１１の下方に近接させて熱伝導率の良好な薄板
状の放熱ブロック２１を設けてある。Embodiment 1 This embodiment is a partial view of a printed board 1 in which electronic components of a ball grid array (BGA) package 10 are mounted on a printed wiring board 41 via solder balls 12, as shown in FIG. Ball grid array package 10
Is a cavity-down type ball grid array package in which a mounting portion of the semiconductor element 11 and a solder ball 12 are provided below a heat spreader 19 on the upper surface, and the semiconductor element 11 is covered with a resin mold 16 and A heat radiation block 21 in the form of a thin plate having good thermal conductivity is provided in the vicinity of the lower side of FIG.
【００１６】そして，放熱ブロック２１の上方には，半
導体素子１１に近接するサーマルビア２２が突設されて
いる。また，ボールグリッドアレイパッケージ１０とプ
リント配線板４１との間は，高熱伝導性接着剤又はグリ
ース４２が充填されている。同図において，符合１６は
樹脂モールド，符号１７はボンディングワイヤー，符合
１８は樹脂基板である。Above the heat radiation block 21, a thermal via 22 protruding from the semiconductor element 11 is provided. The space between the ball grid array package 10 and the printed wiring board 41 is filled with a high thermal conductive adhesive or grease 42. In the figure, reference numeral 16 denotes a resin mold, reference numeral 17 denotes a bonding wire, and reference numeral 18 denotes a resin substrate.
【００１７】本例のボールグリッドアレイパッケージ１
０は，半導体素子１１の下方に近接させて熱伝導率の良
好なサーマルビア２２と放熱ブロック２１を設けてあ
る。そのため，半導体素子１１の下面から放出される発
熱は，下方に近接したサーマルビア２２と放熱ブロック
２１を介してほぼ最短距離の経路で効率よく下方に放出
されるようになる。即ち，熱伝導が良好なサーマルビア
２２と放熱ブロック２１を間に介することにより，プリ
ント配線板４１に向けて良好に熱を放出することができ
るようになる。The ball grid array package 1 of the present embodiment
Reference numeral 0 denotes a thermal via 22 and a heat radiating block 21 having good thermal conductivity provided close to and below the semiconductor element 11. Therefore, heat generated from the lower surface of the semiconductor element 11 is efficiently emitted downward through the shortest path via the thermal via 22 and the heat radiation block 21 which are located below. That is, the heat can be satisfactorily released toward the printed wiring board 41 by interposing the thermal via 22 and the heat radiation block 21 having good heat conduction therebetween.
【００１８】また，パッケージ１０とプリント配線板４
１との間は，高熱伝導性接着剤又はグリース４２が充填
されている。そのため，プリント配線板４１の上面とパ
ッケージ１０の下面との間に熱抵抗が大きい空隙がなく
なり，熱伝導率の良好な接着剤又はグリース４２により
両部１０，４１間の熱抵抗が小さくなる。その結果，半
導体素子１１は，プリント配線板４１に対して効率よく
熱を放出することができる。The package 10 and the printed wiring board 4
The space between them is filled with a highly heat conductive adhesive or grease 42. Therefore, there is no gap between the upper surface of the printed wiring board 41 and the lower surface of the package 10 with a large thermal resistance, and the adhesive or grease 42 having good thermal conductivity reduces the thermal resistance between the two portions 10 and 41. As a result, the semiconductor element 11 can efficiently release heat to the printed wiring board 41.
【００１９】また，樹脂モールド１６中に放熱ブロック
２１を配置する構造，及びパッケージ１０とプリント配
線板４１との間を高熱伝導性接着剤又はグリース４２で
充填する構造は，極めて簡素であり，製造が容易で低コ
ストである。上記放熱ブロック２１の材質としては，ア
ルミニウム，銅，銅タングステン，コバール等の金属が
ある。また，高熱伝導性接着剤又はグリース４２の材質
としては，シリコン系の接着剤やグリースがある。Further, the structure in which the heat radiation block 21 is disposed in the resin mold 16 and the structure in which the space between the package 10 and the printed wiring board 41 is filled with a highly heat-conductive adhesive or grease 42 are extremely simple. Is easy and low cost. Examples of the material of the heat radiation block 21 include metals such as aluminum, copper, copper tungsten, and Kovar. In addition, as a material of the high thermal conductive adhesive or the grease 42, there is a silicon-based adhesive or grease.
【００２０】図４の（ａ），（ｂ）に示すグラフは，図
５に示す従来のボールグリッドアレイパッケージ９０を
用いた場合と，本例のボールグリッドアレイパッケージ
１０を用いた場合における，半導体素子１１に対する許
容発熱量を示すものである（なお，パッケージ９０の製
造条件は，放熱ブロック２１およびサーマルビア２２の
有無を除きパッケージ１０と同様である）。The graphs shown in FIGS. 4A and 4B show semiconductors in the case where the conventional ball grid array package 90 shown in FIG. 5 is used and in the case where the ball grid array package 10 of this embodiment is used. This indicates the allowable heat generation amount for the element 11 (the manufacturing conditions of the package 90 are the same as those of the package 10 except for the presence or absence of the heat radiation block 21 and the thermal via 22).
【００２１】即ち，同図の（ａ）は従来のボールグリッ
ドアレイパッケージ９０に対する半導体素子１１の許容
発熱量を，同図の（ｂ）は本例のボールグリッドアレイ
パッケージ１０に対する許容発熱量を示している。そし
て，左側の棒グラフはヒートスプレッダー１９の上部に
図５に示すフィン９７を装着した場合を示し，右側の棒
グラフはフィンがない場合を示している。なお，用いた
フィンの熱抵抗は，１．５℃／Ｗである。同図が示すよ
うに，本例のパッケージ１０を用いることにより，許容
発熱量を約４％から５％増加させることができる。That is, FIG. 3A shows the allowable heat generation of the semiconductor element 11 with respect to the conventional ball grid array package 90, and FIG. 2B shows the allowable heat generation with the ball grid array package 10 of this embodiment. ing. The left bar graph shows the case where the fins 97 shown in FIG. 5 are mounted on the upper portion of the heat spreader 19, and the right bar graph shows the case where there are no fins. The thermal resistance of the fin used was 1.5 ° C./W. As shown in the figure, by using the package 10 of this example, the allowable heat generation can be increased by about 4% to 5%.
【００２２】実施形態例２ 本例は，図２に示すように，実施形態例１において，放
熱ブロック２３の厚さを大きくし，サーマルビア２２
（図１）を設けないようにしたもう一つの実施形態例で
ある。すなわち，本例のボールグリッドアレイパッケー
ジ１０は，半導体素子１１の下方に厚さの大きい放熱ブ
ロック２３を素子１１の下面に近接させて配置する。。
なお，放熱ブロック２３の材質は，銅，銅タングステ
ン，アルミニウム，コバール等である。その他について
は実施形態例１と同様である。Embodiment 2 As shown in FIG. 2, this embodiment differs from Embodiment 1 in that the thickness of the heat radiation block 23 is increased and the thermal via 22
This is another embodiment in which (FIG. 1) is not provided. That is, in the ball grid array package 10 of the present embodiment, the heat dissipation block 23 having a large thickness is arranged below the semiconductor element 11 so as to be close to the lower surface of the element 11. .
The material of the heat radiation block 23 is copper, copper tungsten, aluminum, Kovar, or the like. Others are the same as the first embodiment.
【００２３】実施形態例３ 本例は，図３に示すように，実施形態例２において，放
熱メタルブロックの構造を変えたものである。即ち，本
例のボールグリッドアレイパッケージ１０の放熱ブロッ
ク２４は，半導体素子よりも更に横方向に延設してなる
ウィング部２４１を有している。その結果，ウィング部
２４１の作用により，放熱ブロック２４の底面の面積が
増大し，半導体素子１１の熱は熱抵抗の小さい放熱ブロ
ック２４を通って横方向にも多量に流れ，拡大された放
熱ブロック２４の底面から放熱されるようになる。Third Embodiment As shown in FIG. 3, this embodiment is different from the second embodiment in that the structure of the heat radiation metal block is changed. That is, the heat dissipation block 24 of the ball grid array package 10 of the present embodiment has the wing portion 241 that extends further in the lateral direction than the semiconductor element. As a result, the area of the bottom surface of the heat dissipation block 24 increases due to the action of the wing portion 241, and a large amount of heat of the semiconductor element 11 flows in the lateral direction through the heat dissipation block 24 having a small thermal resistance. The heat is radiated from the bottom surface of the base 24.
【００２４】その結果，図４の（ｃ）に示すように，半
導体素子１１の許容発熱量は，同図の（ａ）に示す従来
のパッケージ９０に比べて，１１％から１３％も増大さ
せることができた。その他については，実施形態例２と
同様である。As a result, as shown in FIG. 4C, the allowable heat generation of the semiconductor element 11 is increased by 11% to 13% as compared with the conventional package 90 shown in FIG. I was able to. Others are the same as the second embodiment.
【００２５】[0025]
【発明の効果】上記のように，本発明によれば，放熱性
に優れたボールグリッドアレイパッケージおよびボール
グリッドアレイパッケージを搭載したプリントボードを
得ることができる。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a ball grid array package excellent in heat dissipation and a printed board mounted with the ball grid array package.
【図１】実施形態例１のボールグリッドアレイパッケー
ジ及びプリントボードのボールグリッドアレイパッケー
ジ搭載部の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a ball grid array package according to a first embodiment and a ball grid array package mounting portion of a printed board.
【図２】実施形態例２のボールグリッドアレイパッケー
ジ及びプリントボードのボールグリッドアレイパッケー
ジ搭載部の断面図。FIG. 2 is a sectional view of a ball grid array package according to a second embodiment and a ball grid array package mounting portion of a printed board;
【図３】実施形態例３のボールグリッドアレイパッケー
ジ及びプリントボードのボールグリッドアレイパッケー
ジ搭載部の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a ball grid array package according to a third embodiment and a ball grid array package mounting portion of a printed board;
【図４】実施形態例１及び実施形態例２のボールグリッ
ドアレイパッケージを用いた電子部品の素子の許容発熱
量を従来のボールグリッドアレイパッケージを用いた場
合と共に示した図（左側の棒グラフはフィン付きの場
合，右側の棒グラフはフィンなしの場合を示す）。FIG. 4 is a diagram showing an allowable heat generation amount of an element of an electronic component using the ball grid array package of Embodiment 1 and Embodiment 2 together with a case of using a conventional ball grid array package (the bar graph on the left shows fins). When it is attached, the bar graph on the right shows the case without fins).
【図５】従来のボールグリッドアレイパッケージ及びプ
リントボードのボールグリッドアレイパッケージ搭載部
の断面図。FIG. 5 is a sectional view of a conventional ball grid array package and a ball grid array package mounting portion of a printed board.
１０．．．ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケー
ジ， １１．．．半導体素子， １２．．．半田ボール， ２１，２３，２４．．．放熱ブロック， ４１．．．プリント配線板，10. . . 10. Ball grid array (BGA) package, . . Semiconductor element, 12. . . Solder balls, 21, 23, 24. . . Heat dissipation block, 41. . . Printed wiring board,
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6915997AJPH10247703A (en) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Ball grid array package and printed board |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6915997AJPH10247703A (en) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Ball grid array package and printed board |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247703Atrue JPH10247703A (en) | 1998-09-14 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6915997APendingJPH10247703A (en) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Ball grid array package and printed board |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10247703A (en) |
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