JP2008091731A - Semiconductor module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の半導体チップを備えた半導体モジュールに関する。 The present invention relates to a semiconductor module including a plurality of semiconductor chips.
デジタルテレビ等の電子機器には、多数のIC(Integrated Circuit:集積回路)チップが搭載されている。近年の多機能かつ高性能の電子機器においては、多数のデジタル信号を高速に処理する必要があり、集積度の高いICチップが搭載されている。 Electronic devices such as digital televisions are equipped with a large number of IC (Integrated Circuit) chips. In recent multifunctional and high-performance electronic devices, it is necessary to process a large number of digital signals at high speed, and an IC chip with a high degree of integration is mounted.
通常、ICチップは、外的影響による劣化を防止するためパッケージに収容される。パッケージには、ICチップに複数の信号を入出力するための複数の外部端子が設けられている。一般に、パッケージの外部端子の数は、ICチップの集積度の上昇に伴い増加する。そのため、集積度の高いICチップが収容されるパッケージにおいては、多数の外部端子を設ける必要がある。 Usually, an IC chip is accommodated in a package in order to prevent deterioration due to external influences. The package is provided with a plurality of external terminals for inputting / outputting a plurality of signals to / from the IC chip. In general, the number of external terminals of a package increases as the degree of integration of IC chips increases. Therefore, it is necessary to provide a large number of external terminals in a package that accommodates a highly integrated IC chip.
近年の高性能の電子機器においては、多数の外部端子を設けることができるBGA(Ball Grid Array)タイプのパッケージ(例えば、特許文献1参照。)が多く用いられている。BGAタイプのパッケージにおいては、パッケージの下面の全体に多数のはんだボールが形成されている。各はんだボールはパッケージ内のICチップに電気的に接続されており、外部端子として用いられる。 In recent high-performance electronic devices, a BGA (Ball Grid Array) type package (see, for example, Patent Document 1) in which a large number of external terminals can be provided is often used. In the BGA type package, a large number of solder balls are formed on the entire lower surface of the package. Each solder ball is electrically connected to the IC chip in the package and used as an external terminal.
上記BGAタイプのパッケージは、はんだボールをはんだ付けすることにより配線基板に実装される。配線基板に実装されたパッケージは、配線基板に形成される配線パターンを介して他の電子部品と電気的に接続される。これにより、はんだボールを介してICチップに複数のデジタル信号が入出力される。
ところで、多数の外部端子を有するパッケージを配線基板に実装する場合、外部端子の数に応じて配線基板の配線密度を高くしなければならない。配線基板の配線密度は、配線パターンを微細化すること、または基板の層数を増加することにより高くすることができる。 By the way, when a package having a large number of external terminals is mounted on a wiring board, the wiring density of the wiring board must be increased according to the number of external terminals. The wiring density of the wiring substrate can be increased by miniaturizing the wiring pattern or increasing the number of layers of the substrate.
しかしながら、配線パターンを微細化する場合、高度な製造技術が必要となる。また、配線基板の基板層数を増加する場合、基板の材料および製造工程が増加する。したがって、いずれの場合も配線基板の製造コストが増加する。 However, when the wiring pattern is miniaturized, an advanced manufacturing technique is required. Further, when the number of substrate layers of the wiring substrate is increased, the substrate material and the manufacturing process increase. Therefore, in any case, the manufacturing cost of the wiring board increases.
本発明の目的は、複数の半導体チップを備えかつ外部端子の数が少ない半導体モジュールを提供することである。 An object of the present invention is to provide a semiconductor module having a plurality of semiconductor chips and a small number of external terminals.
(1)本発明に係る半導体モジュールは、基台と、基台上に設けられるシリコン基板と、シリコン基板上に設けられ、複数の配線パターンを有する絶縁層と、絶縁層上に実装される複数の半導体チップと、複数の半導体チップに電気的に接続される複数の外部端子と、複数の半導体チップ、シリコン基板および基台の上部を封止する封止層とを備え、複数の半導体チップは複数の配線パターンのうち所定数の配線パターンによって相互に電気的に接続されるものである。 (1) A semiconductor module according to the present invention includes a base, a silicon substrate provided on the base, an insulating layer provided on the silicon substrate and having a plurality of wiring patterns, and a plurality mounted on the insulating layer. A plurality of external terminals electrically connected to the plurality of semiconductor chips, a plurality of semiconductor chips, a silicon substrate, and a sealing layer that seals the upper part of the base, A predetermined number of wiring patterns among the plurality of wiring patterns are electrically connected to each other.
その半導体モジュールにおいては、複数の半導体チップが複数の配線パターンを有する絶縁層上に実装される。そして、複数の半導体チップは、絶縁層上の複数の配線パターンのうちの所定数の配線パターンによって相互に電気的に接続される。 In the semiconductor module, a plurality of semiconductor chips are mounted on an insulating layer having a plurality of wiring patterns. The plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other by a predetermined number of wiring patterns among the plurality of wiring patterns on the insulating layer.
この場合、上記所定数の配線パターンを用いて複数の半導体チップの間で相互に信号の伝送を行うことができる。すなわち、半導体モジュール内において複数の半導体チップの間で相互に信号の伝送を行うことができる。したがって、半導体モジュール内に入力および半導体モジュール外に出力される信号の数を大幅に低減することができる。それにより、半導体モジュール内に信号を入力するための外部端子および半導体モジュール外に信号を出力するための外部端子の数を大幅に削減することができる。その結果、複数の半導体チップを備える半導体モジュールを配線密度の低い配線基板に実装することが可能となる。 In this case, signals can be transmitted between a plurality of semiconductor chips using the predetermined number of wiring patterns. That is, signals can be transmitted between a plurality of semiconductor chips in a semiconductor module. Therefore, the number of signals input to and output from the semiconductor module can be greatly reduced. Thereby, the number of external terminals for inputting signals into the semiconductor module and external terminals for outputting signals outside the semiconductor module can be greatly reduced. As a result, a semiconductor module including a plurality of semiconductor chips can be mounted on a wiring board having a low wiring density.
また、複数の半導体チップ、シリコン基板および基台の上部は、封止層により封止される。この場合、外的影響により複数の半導体チップ、シリコン基板および基台が劣化および損傷することを防止することができるので、半導体モジュールの寿命を延ばすことができる。 The upper portions of the plurality of semiconductor chips, the silicon substrate, and the base are sealed with a sealing layer. In this case, it is possible to prevent deterioration and damage of the plurality of semiconductor chips, the silicon substrate and the base due to external influences, so that the life of the semiconductor module can be extended.
また、この半導体モジュールにおいては、シリコン基板が用いられる。この場合、シリコン基板は薄膜加工が容易であるので、半導体モジュールを十分に薄型化することができる。 In this semiconductor module, a silicon substrate is used. In this case, since the silicon substrate can be easily processed into a thin film, the semiconductor module can be sufficiently thinned.
また、この半導体モジュールは、配線密度の低い配線基板に実装することができるので、配線基板の基板層数を低減することができる。それにより、配線基板の薄型化および低コスト化を実現することができる。その結果、電子機器の小型化および低コスト化を実現することができる。 In addition, since this semiconductor module can be mounted on a wiring board having a low wiring density, the number of substrate layers of the wiring board can be reduced. Thereby, thickness reduction and cost reduction of a wiring board are realizable. As a result, it is possible to reduce the size and cost of the electronic device.
(2)複数の外部端子は封止層から側方または下方に露出してもよい。 (2) The plurality of external terminals may be exposed laterally or downward from the sealing layer.
この場合、外部端子と配線基板上の配線との接続が容易になる。したがって、配線基板へ半導体モジュールの実装が容易になる。 In this case, the connection between the external terminal and the wiring on the wiring board becomes easy. Therefore, the semiconductor module can be easily mounted on the wiring board.
(3)複数の半導体チップは信号伝送用の複数のパッドを有し、複数の外部端子の数は複数の半導体チップの複数のパッドの合計の数より少なくてもよい。 (3) The plurality of semiconductor chips may have a plurality of pads for signal transmission, and the number of the plurality of external terminals may be smaller than the total number of the plurality of pads of the plurality of semiconductor chips.
複数の半導体チップをそれぞれ別個に配線基板に実装する場合には、各半導体チップの複数のパッドを配線基板の配線パターンに接続する必要がある。そのため、配線基板の配線パターンの密度を高くする必要がある。 When a plurality of semiconductor chips are separately mounted on a wiring board, it is necessary to connect a plurality of pads of each semiconductor chip to a wiring pattern on the wiring board. Therefore, it is necessary to increase the density of the wiring pattern on the wiring board.
これに対して、本発明では、複数の外部端子を配線基板の複数の配線パターン接続することにより半導体モジュールを配線基板上に実装することができる。この場合、複数の外部端子の数が複数の半導体チップの複数のパッドの数の合計よりも少ないので、複数の半導体チップをそれぞれ別個に配線基板に実装する場合に比べて、配線密度の低い配線基板に半導体モジュールを実装することができる。 On the other hand, in the present invention, a semiconductor module can be mounted on a wiring board by connecting a plurality of external terminals to a plurality of wiring patterns on the wiring board. In this case, since the number of the plurality of external terminals is smaller than the total number of the plurality of pads of the plurality of semiconductor chips, the wiring having a lower wiring density than the case where the plurality of semiconductor chips are separately mounted on the wiring board, respectively. A semiconductor module can be mounted on the substrate.
(4)複数の半導体チップは、複数のパッドを有する第1の半導体チップと、複数のパッドを有する第2の半導体チップとを含み、第1の半導体チップの複数のパッドは、信号伝送用の複数の第1のパッドを含み、第2の半導体チップの複数のパッドは、信号伝送用の複数の第2のパッドを含み、複数の第1のパッドと複数の第2のパッドとは所定数の配線パターンを介して相互に電気的に接続されてもよい。 (4) The plurality of semiconductor chips include a first semiconductor chip having a plurality of pads and a second semiconductor chip having a plurality of pads, and the plurality of pads of the first semiconductor chip are used for signal transmission. A plurality of first pads are included, and the plurality of pads of the second semiconductor chip include a plurality of second pads for signal transmission, and the plurality of first pads and the plurality of second pads are a predetermined number. The wiring patterns may be electrically connected to each other.
この半導体モジュールにおいては、第1および第2の半導体チップの複数のパッドのうち、複数の第1のパッドおよび複数の第2のパッドは、第1の半導体チップと第2の半導体チップとの間で伝送される信号を入出力するために用いられる。 In the semiconductor module, among the plurality of pads of the first and second semiconductor chips, the plurality of first pads and the plurality of second pads are between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip. It is used to input and output signals transmitted in
この場合、複数の第1および第2のパッドは外部端子に接続されなくてもよい。したがって、第1および第2の半導体チップの複数のパッドに比べて、外部端子の数を十分に削減することができる。それにより、第1および第2の半導体チップを別個に配線基板に実装する場合に比べて、配線密度の低い配線基板に半導体モジュールを実装することができる。 In this case, the plurality of first and second pads may not be connected to the external terminal. Therefore, the number of external terminals can be sufficiently reduced as compared with the plurality of pads of the first and second semiconductor chips. Thereby, the semiconductor module can be mounted on the wiring board having a low wiring density as compared with the case where the first and second semiconductor chips are separately mounted on the wiring board.
(5)半導体モジュールは、基台の下面に設けられる電力供給用の第3のパッドをさらに備え、第3のパッドは、複数の半導体チップに電気的に接続されてもよい。 (5) The semiconductor module may further include a third pad for power supply provided on the lower surface of the base, and the third pad may be electrically connected to a plurality of semiconductor chips.
この場合、第3のパッドを用いて複数の半導体チップに電力を供給することができる。それにより、外部端子の数をさらに削減することができる。 In this case, power can be supplied to the plurality of semiconductor chips using the third pad. Thereby, the number of external terminals can be further reduced.
また、第3のパッドは基台の下面に設けられるので、第3のパッドを十分な面積で形成することができる。それにより、複数の半導体チップに容易かつ確実に電力を供給することができる。 Further, since the third pad is provided on the lower surface of the base, the third pad can be formed with a sufficient area. Thereby, electric power can be easily and reliably supplied to a plurality of semiconductor chips.
(6)複数の半導体チップは、複数のパッドを有する第1の半導体チップと、複数のパッドを有する第2の半導体チップとを含み、第1の半導体チップの複数のパッドは、電力供給用の複数の第4のパッドを含み、第2の半導体チップの複数のパッドは、電力供給用の複数の第5のパッドを含み、複数の第4のパッドおよび複数の第5のパッドは、第3のパッドに電気的に接続されてもよい。 (6) The plurality of semiconductor chips include a first semiconductor chip having a plurality of pads and a second semiconductor chip having a plurality of pads, and the plurality of pads of the first semiconductor chip are for supplying power. A plurality of fourth pads; a plurality of pads of the second semiconductor chip including a plurality of fifth pads for supplying power; a plurality of fourth pads and a plurality of fifth pads; May be electrically connected to the pads.
この半導体モジュールにおいては、第1および第2の半導体チップの複数のパッドのうち、複数の第4のパッドおよび複数の第5のパッドは、第1および第2の半導体チップに電力を供給するための第3のパッドに電気的に接続される。 In this semiconductor module, among the plurality of pads of the first and second semiconductor chips, the plurality of fourth pads and the plurality of fifth pads supply power to the first and second semiconductor chips. Electrically connected to the third pad.
この場合、複数の第4および第5のパッドは外部端子に接続されなくてもよい。したがって、第1および第2の半導体チップの複数のパッドに比べて、外部端子の数を十分に削減することができる。それにより、第1および第2の半導体チップを別個に配線基板に実装する場合に比べて、配線密度の低い配線基板に半導体モジュールを実装することができる。 In this case, the plurality of fourth and fifth pads may not be connected to the external terminal. Therefore, the number of external terminals can be sufficiently reduced as compared with the plurality of pads of the first and second semiconductor chips. Thereby, the semiconductor module can be mounted on the wiring board having a low wiring density as compared with the case where the first and second semiconductor chips are separately mounted on the wiring board.
(7)複数の外部端子は、複数の半導体チップへ信号を入出力するための複数のリード端子を含み、封止層は、基台の上部側、シリコン基板、絶縁層、複数の半導体チップ、および複数のリード端子の一端側を封止し、封止層、基台および絶縁層は樹脂材料からなってもよい。 (7) The plurality of external terminals include a plurality of lead terminals for inputting / outputting signals to / from the plurality of semiconductor chips, and the sealing layer includes an upper side of the base, a silicon substrate, an insulating layer, a plurality of semiconductor chips, In addition, one end side of the plurality of lead terminals may be sealed, and the sealing layer, the base, and the insulating layer may be made of a resin material.
この場合、封止層により、基台、シリコン基板、絶縁層および複数の半導体チップを外的影響から保護することができる。また、封止層、基台および絶縁層は樹脂材料からなるので、シリコン基板、絶縁層および基台と封止層との濡れ性を容易に向上させることができる。 In this case, the sealing layer can protect the base, the silicon substrate, the insulating layer, and the plurality of semiconductor chips from external influences. Moreover, since the sealing layer, the base, and the insulating layer are made of a resin material, the wettability between the silicon substrate, the insulating layer, the base, and the sealing layer can be easily improved.
(8)リード端子は、封止層から側方に露出するように封止層の周囲に沿って設けられてもよい。この場合、配線基板への半導体モジュールの実装が容易になる。 (8) The lead terminal may be provided along the periphery of the sealing layer so as to be exposed laterally from the sealing layer. In this case, the semiconductor module can be easily mounted on the wiring board.
(9)絶縁層は積層された複数の絶縁層を含み、複数の配線パターンの各々は、各絶縁層上に形成され、複数の半導体チップは、複数の絶縁層のうち最上部の絶縁層上に実装されてもよい。 (9) The insulating layer includes a plurality of stacked insulating layers, and each of the plurality of wiring patterns is formed on each insulating layer, and the plurality of semiconductor chips are on the uppermost insulating layer among the plurality of insulating layers. May be implemented.
この場合、複数の絶縁層上に十分な数の配線パターンを形成することができるので、複数の半導体チップ間で十分な数の信号を伝送することができる。それにより、より多くの半導体チップを半導体モジュール内に収容することが可能になるとともに、外部端子の数をさらに削減することができる。 In this case, since a sufficient number of wiring patterns can be formed on the plurality of insulating layers, a sufficient number of signals can be transmitted between the plurality of semiconductor chips. As a result, more semiconductor chips can be accommodated in the semiconductor module, and the number of external terminals can be further reduced.
(10)絶縁層は、ポリイミドからなってもよい。この場合、ポリイミドは薄膜加工が容易であるので、半導体モジュールをさらに薄型化することができる。 (10) The insulating layer may be made of polyimide. In this case, since the polyimide can be easily processed into a thin film, the semiconductor module can be further thinned.
(11)複数の半導体チップは、集積回路チップを含んでもよい。この場合、半導体モジュールにおいて種々の処理を実行することができる。それにより、電子機器の小型化および高機能化が可能となる。 (11) The plurality of semiconductor chips may include an integrated circuit chip. In this case, various processes can be executed in the semiconductor module. As a result, the electronic device can be reduced in size and functionality.
本発明によれば、半導体モジュール内において複数の半導体チップの間で相互に信号の伝送を行うことができる。それにより、半導体モジュール内に信号を入力するための外部端子および半導体モジュール外に信号を出力するための外部端子の数を大幅に削減することができる。その結果、複数の半導体チップを備える半導体モジュールを配線密度の低い配線基板に実装することが可能となる。 According to the present invention, signals can be transmitted between a plurality of semiconductor chips in a semiconductor module. Thereby, the number of external terminals for inputting signals into the semiconductor module and external terminals for outputting signals outside the semiconductor module can be greatly reduced. As a result, a semiconductor module including a plurality of semiconductor chips can be mounted on a wiring board having a low wiring density.
また、外部端子の数が大幅に削減されるので、QFP(Quad Flat Package)またはSOP(Small Outline Package)等の構成で半導体モジュールを設計することが可能となる。すなわち、外部端子としてはんだボールを用いなくてもよい構成で半導体モジュールを設計することができる。それにより、半導体モジュールの薄型化が可能となる。 Further, since the number of external terminals is greatly reduced, it is possible to design a semiconductor module with a configuration such as QFP (Quad Flat Package) or SOP (Small Outline Package). That is, a semiconductor module can be designed with a configuration that does not require the use of solder balls as external terminals. Thereby, the semiconductor module can be thinned.
また、複数の半導体チップが外的影響により劣化および損傷することを封止層により防止することができる。 In addition, the sealing layer can prevent the plurality of semiconductor chips from being deteriorated and damaged due to external influences.
また、シリコン基板が用いられるので、半導体モジュールを十分に薄型化することができる。 Further, since the silicon substrate is used, the semiconductor module can be sufficiently thinned.
以下、本発明の実施の形態に係る半導体モジュールについて図面を用いて説明する。 Hereinafter, semiconductor modules according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1)テレビジョン受像機の構成
図1は、本発明の一実施の形態に係る半導体モジュールが搭載されたテレビジョン受像機の概略背面図である。
(1) Configuration of Television Receiver FIG. 1 is a schematic rear view of a television receiver on which a semiconductor module according to an embodiment of the present invention is mounted.
図1に示すように、テレビジョン受像機1000の背面側には、電源ユニット100、映像処理ユニット200およびディスプレイ駆動ユニット300が設けられている。テレビジョン受像機1000の正面側には、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶表示装置(LCD)または陰極線管(CRT)等の表示装置400が設けられている。また、テレビジョン受像機1000の正面側には、スピーカ等の音声出力装置500(後述する図2参照)が設けられている。
As shown in FIG. 1, a
電源ユニット100は、電源プラグ(図示せず)を介して商用電源に接続される。電源ユニット100は、商用電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、映像処理ユニット200、ディスプレイ駆動ユニット300、表示装置400および音声出力装置500に供給する。
The
映像処理ユニット200は、DVD(デジタルバーサタイルディスク)再生装置等の外部機器901(図2参照)から出力されるデジタル信号およびアンテナ902(図2参照)から出力されるデジタル放送信号を処理し、デジタル映像信号をディスプレイ駆動ユニット300へ出力し、音声信号を音声出力装置500(図2参照)へ供給する。
The
ディスプレイ駆動ユニット300は、映像処理ユニット200から出力されたデジタル映像信号に基づいて駆動信号を表示装置400に供給する。これにより、表示装置400に映像が表示される。
The
また、音声出力装置500は、映像処理ユニット200から供給される音声信号に基づいて音声を出力する。
The
(2)映像処理ユニットの構成
次に、映像処理ユニット200について詳細に説明する。図2は、映像処理ユニット200の構成を示すブロック図である。
(2) Configuration of Video Processing Unit Next, the
図1および図2に示すように、映像処理ユニット200は、配線基板201ならびに配線基板201上に設けられるHDMI(High-Definition Multimedia Interface)コネクタ202、HDMIインターフェース203、NIM(Network Interface Module)204、半導体モジュール205、ディスプレイインターフェース206、選択回路207、音声回路208およびROM(Read Only Memory)209を含む。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
半導体モジュール205は、パッケージ内にデコーダLSI(Large Scale Integration)51およびRAM(Random Access Memory)52,53が収容された構成を有する。上記パッケージとしては、例えば、外部端子としてはんだボールを用いないQFP(Quad Flat Package)またはSOP(Small Outline Package)等の構成のものを用いることができる。
The
図2に示すように、デコーダLSI51には、合成回路11、デコーダ回路12、CPU(中央演算処理装置)回路13およびメモリインターフェース回路14が形成されている。また、デコーダLSI51には約412個のパッド(図示せず)が形成されている。半導体モジュール205の詳細は後述する。
As shown in FIG. 2, the
HDMIコネクタ202には、HDMIケーブル(図示せず)を介して外部機器901(図2)が接続されている。HDMIインターフェース203には、外部機器901からHDMIケーブルおよびHDMIコネクタ202を介して、HDMI規格に準拠したデジタル信号が入力される。なお、HDMIコネクタ202とHDMIインターフェース203とは、配線基板201に形成された差動信号伝送部600(図1)により電気的に接続されている。差動信号伝送部600の詳細は後述する。
An external device 901 (FIG. 2) is connected to the
HDMIインターフェース203は、外部機器901から出力されたデジタル信号からデジタル映像信号およびデジタル音声信号を復号し、RGB(赤緑青)各8ビットで合計24ビットのRGBデジタル映像信号を合成回路11へ出力し、デジタル音声信号を選択回路207へ出力する。
The
NIM204には、アンテナ902から複数のデジタル放送信号が入力される。NIM204は、複数のデジタル放送信号の中から1つのデジタル放送信号を選択する。また、NIM204は、選択したデジタル放送信号を復調することにより、MPEG(Motion Picture Experts Group)−2規格に準拠した11ビットのトランスポートストリームをデコーダ回路12へ出力する。
A plurality of digital broadcast signals are input from the
デコーダ回路12は、NIM204から出力されたトランスポートストリームからデジタル映像信号およびデジタル音声信号を復号し、RGB各8ビットで合計24ビットのRGBデジタル映像信号を合成回路11へ出力し、音声DAC(Digital Analog Converter)用フォーマットの5ビットのデジタル音声信号を選択回路207へ出力する。
The
合成回路11は、HDMIインターフェース203から出力されたデジタル映像信号とデコーダ回路12から出力されたデジタル映像信号とを合成するか、あるいはどちらか一方を選択し、RGB各8ビットで合計24ビットの合成したRGBデジタル映像信号または選択したRGBデジタル映像信号をディスプレイインターフェース206を介してディスプレイ駆動ユニット300へ出力する。
The synthesizing
ディスプレイ駆動ユニット300は、合成回路11から出力されたデジタル映像信号に基づいて駆動信号を表示装置400(図1)に供給する。それにより、表示装置400に映像が表示される。なお、合成回路11から上記合成されたデジタル映像信号が出力されている場合には、合成された2つのデジタル映像信号のうち一方のデジタル映像信号に基づく映像が表示装置400上に主画面として表示され、他方のデジタル映像信号に基づく映像が上記主画面内に副画面としてOSD(オンスクリーン表示:On Screen Display)で提示される。
The
選択回路207は、HDMIインターフェース203から出力されたデジタル音声信号およびデコーダ回路12から出力されたデジタル音声信号のうちどちらか一方をD/A(デジタルアナログ)変換して音声回路208へ出力する。
The selection circuit 207 D / A (digital / analog) converts either the digital audio signal output from the
音声回路208は、選択回路207から出力されたアナログ音声信号を増幅して音声出力装置500のボイスコイルへ出力する。それにより、音声出力装置500から音声が出力される。
The
ROM209には、CPU回路13の実行プログラムが記憶されている。ROM209は、16ビットのデータ信号線と、合計21ビットのアドレス信号線およびイネーブル信号線とによりデコーダLSI51に接続されている。CPU回路13は、HDMIインターフェース203およびNIM204をそれぞれ3ビットのシリアル制御線で制御し、選択回路207を2ビットのIIC制御線で制御する。また、CPU回路13は、合成回路11、デコーダ回路12へ制御信号を出力し、それらの処理動作を制御する。
The
RAM52,53は、デコーダ回路12およびCPU回路13の作業領域として機能するワーキングメモリであるとともに、CPU回路13の2次キャッシュメモリである。RAM52,53としては、例えば512Mビットの容量を持つ汎用的なDDR(double data rate)2メモリを用いることができる。この場合、RAM52,53には、それぞれ約79個のパッドが形成される。
The
メモリインターフェース回路14とRAM52,53とは、RAM52,53に共通に設けられた信号伝送路L1、ならびにRAM52,53にそれぞれ対応するように設けられた信号伝送路L2,L3により電気的に接続されている。
The memory interface circuit 14 and the
メモリインターフェース回路14および信号伝送路L1を介して、デコーダ回路12またはCPU回路13からRAM52,53へ共通の制御信号が伝送される。RAM52,53として512MビットのDDR2メモリを用いる場合、デコーダ回路12またはCPU回路13からRAM52,53へ伝送される制御信号は、例えば、31ビットの信号である。この制御信号は、例えば、13ビットのアドレス制御信号、3ビットのバンク制御信号、1ビットのチップセレクト制御信号、4ビットのストローブ制御信号、2ビットのマスク制御信号、2ビットのクロック制御信号および6ビットのイネーブル制御信号を含む。
A common control signal is transmitted from the
また、メモリインターフェース回路14および信号伝送路L2を介して、デコーダ回路12またはCPU回路13とRAM52との間でデータ信号が伝送され、メモリインターフェース回路14および信号伝送路L3を介して、デコーダ回路12またはCPU回路13とRAM53との間でデータ信号が伝送される。
A data signal is transmitted between the
RAM52,53として512MビットのDDR2メモリを用いる場合、データ信号は、例えば、32ビットの信号となる。この場合、デコーダ回路12またはCPU回路13とRAM52,53との間における信号の伝送容量を十分に確保することができる。
When a 512 Mbit DDR2 memory is used as the
半導体モジュール205およびRAM52,53は、後述する2つの電源パッドに電気的に接続されている。一方の電源パッドは、電源ユニット100の高電位側の電源ラインに接続され、他方の電源パッドは、電源ユニット100の低電位側の電源ラインに接続されている。
The
(3)半導体モジュール
次に、半導体モジュール205について詳細に説明する。
(3) Semiconductor Module Next, the
図3は、半導体モジュール205を示す概略断面図であり、図4は、半導体モジュール205の下面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the
図3に示すように、半導体モジュール205は、シリコン基板210、シリコン基板210の上面側に積層される第1〜第4の絶縁層211〜214、およびシリコン基板210の下面側に設けられるダイパッド215を含む。第1〜第4の絶縁層211〜214は、例えばポリイミド等の樹脂材料からなる。
As shown in FIG. 3, the
第1の絶縁層211上には、複数の配線パターン216aが形成され、第2の絶縁層212上には、複数の配線パターン216bが形成され、第3の絶縁層213上には、複数の配線パターン216cが形成され、第4の絶縁層214上には、複数の配線パターン216d,216e,216f,216g,216h,216i,216j,216kが形成されている。配線パターン216a〜216kは、例えば、スパッタリングにより第1〜第4の絶縁層211〜214上にアルミニウム(Al)膜を形成した後、アルミニウム膜を所定のパターンでエッチングすることにより形成される。
A plurality of
第4の絶縁層214の上面には、複数の接続パッド217a,217b,217c,217dが形成されている。
On the upper surface of the fourth insulating
第2〜第4の絶縁層212〜214には、第2〜第4の絶縁層212〜214を貫通するように複数のコンタクトホール218a,218b,218cが形成されている。第3および第4の絶縁層213,214には、第3および第4の絶縁層213,214を貫通するように複数のコンタクトホール218d,218eが形成されている。第4の絶縁層214には、第4の絶縁層214を貫通するように複数のコンタクトホール218f,218g,218hが形成されている。コンタクトホール218a〜218hは、例えば、エッチングにより形成される。
A plurality of
コンタクトホール218aは、配線パターン216aと接続パッド217aとを電気的に接続し、コンタクトホール218bは、配線パターン216aと配線パターン216dとを電気的に接続し、コンタクトホール218cは、配線パターン216aと配線パターン216hとを電気的に接続している。
The
コンタクトホール218dは、配線パターン216bと配線パターン216eとを電気的に接続し、コンタクトホール218eは、配線パターン216bと配線パターン216jとを電気的に接続している。
The
コンタクトホール218fは、配線パターン216cと配線パターン216fとを電気的に接続し、コンタクトホール218gは、配線パターン216cと配線パターン216iとを電気的に接続し、コンタクトホール218hは、配線パターン216cと接続パッド217dとを電気的に接続している。
The
デコーダLSI51の複数のパッド(図示せず)上には、複数のバンプ219aが設けられ、RAM52,53の複数のパッド(図示せず)上には、複数のバンプ219bが設けられている。デコーダLSI51およびRAM52,53は、フリップチップ工法またはワイヤボンディング工法により、第4の絶縁層214上に実装される。なお、図3は、フリップチップ工法によりデコーダLSI51およびRAM52,53を第4の絶縁層214上に実装した例を示している。
A plurality of
第4の絶縁層214上において、配線パターン216dは、所定のバンプ219bとコンタクトホール218bとを電気的に接続し、配線パターン216eは、所定のバンプ219bとコンタクトホール218dとを電気的に接続し、配線パターン216fは、所定のバンプ219bとコンタクトホール218fとを電気的に接続している。
On the fourth insulating
また、第4の絶縁層214上において、配線パターン216hは、所定のバンプ219aとコンタクトホール218cとを電気的に接続し、配線パターン216iは、所定のバンプ219aとコンタクトホール218gとを電気的に接続し、配線パターン216jは、所定のバンプ219aとコンタクトホール218eとを電気的に接続している。
On the fourth insulating
また、第4の絶縁層214上において、配線パターン216gは、所定のバンプ219aと所定のバンプ219bとを電気的に接続し、配線パターン216kは、所定のバンプ219aと接続パッド217cとを電気的に接続している。なお、接続パッド217bは、第4の絶縁層214上に形成された図示しない配線パターンを介して所定のバンプ219aに電気的に接続されている。
On the fourth insulating
ダイパッド215としては、例えば、ウレタンシート等の絶縁性の樹脂シートを用いることができる。シリコン基板210は、接着剤等によりダイパッド215の上面に接合されている。シリコン基板210の形状は、例えば、一辺が13mmの方形であり、ダイパッド215の形状は、例えば、一辺が14mmの方形である。
As the
図3および図4に示すように、ダイパッド215の下面には、第1の電源パッド220および第2の電源パッド221がそれぞれ所定の領域に形成されている。また、図3に示すように、ダイパッド215の上面には複数の接続パッド222,223が形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
図3および図4に示すように、第1の電源パッド220と複数の接続パッド222とは、ダイパッド215の下面、側面および上面に形成された複数の配線パターン224を介して電気的に接続されている。また、第2の電源パッド221と複数の接続パッド223とは、ダイパッド215の下面、側面および上面に形成された複数の配線パターン225を介して電気的に接続されている。第1の電源パッド220、第2の電源パッド221および配線パターン224,225は、例えば、銀(Ag)等の金属材料をダイパッド215の表面にめっきすることにより形成される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first
なお、1つの配線パターン224により第1の電源パッド220と複数の接続パッド222とを電気的に接続してもよい。この場合、配線パターン224の一端は、第1の電源パッド220に接続され、他端は、ダイパッド215の上面で、複数の接続パッド222を覆うように形成される。また、同様に、1つの配線パターン225により第2の電源パッド221と複数の接続パッド222とを電気的に接続してもよい。
Note that the first
図3に示すように、複数の接続パッド217aと複数の接続パッド222とは、複数のワイヤ226により電気的に接続され、複数の接続パッド217dと複数の接続パッド223とは、複数のワイヤ227により電気的に接続されている。また、複数の接続パッド217bおよび複数の接続パッド217cは、複数のワイヤ228により複数のリード(端子)229に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 3, the plurality of connection pads 217 a and the plurality of
ダイパッド215の上部側、シリコン基板210、第1〜第4の絶縁層211〜214、デコーダLSI51、RAM52,53およびリード線229の一端側を封止するようにモールド部230が形成されている。モールド部230は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料からなる。なお、第1の電源パッド220、第2の電源パッド221、およびリード線229の他端側はモールド部230から露出している。具体的には、第1の電源パッド220、第2の電源パッド221はモールド部230の下方に露出しており、リード線229はモールド部230の側方に露出している。
A
図5は、配線基板201上への半導体モジュール205の実装状態を説明するための図である。図5において、(a)は側面図であり、(b)は上面図である。なお、図5においては、HDMIコネクタ202、HDMIインターフェース203および半導体モジュール205が実装されている領域を示している。
FIG. 5 is a diagram for explaining a mounting state of the
図5に示すように、配線基板201は、単層の基板201aを有する。基板201aの上面には、複数の配線パターン201bおよび電力供給用配線層201c,201dが形成され、基板201aの下面には、電力供給用配線層201e,201fが形成されている。なお、基板201aは、例えばガラスエポキシ等の誘電材料からなる。基板201aはいわゆる両面プリント基板である。
As shown in FIG. 5, the
また、基板201aには、上下に貫通するビア201g,201hが形成されている。ビア201gは、電力供給用配線層201cと電力供給用配線層201eとを電気的に接続し、ビア201hは、電力供給用配線層201dと電力供給用配線層201fとを電気的に接続している。
In addition,
電力供給用配線層201eは、電源ユニット100(図2)の高電位側の電源ラインに電気的に接続され、電力供給用配線層201fは、電源ユニット100の低電位側の電源ラインに電気的に接続されている。
The power
半導体モジュール205は、例えば、リフローはんだ付け法により、第1の電源パッド220(図3および図4)および第2の電源パッド221(図3および図4)を電力供給用配線層201cおよび電力供給用配線層201dにそれぞれ接続するとともに、リード線229の他端を、配線基板201の配線パターン201bに接続することにより、配線基板201上に実装される。
For example, the
なお、複数の配線パターン201bは、配線基板201上に実装されるHDMIインターフェース203、NIM204(図2)、ディスプレイインターフェース206(図2)、選択回路207(図2)、およびROM209(図2)の各リード(外部端子)に電気的に接続されている。したがって、複数の配線パターン201bを介して、HDMIインターフェース203、NIM204、ディスプレイインターフェース206、選択回路207、およびROM209と半導体モジュール205との間で種々の信号を伝送することができる。
Note that the plurality of
以上のような構成において、デコーダLSI51(図3)からRAM52,53(図3)への制御信号の伝送は、図3に示すバンプ219a、配線パターン216j、コンタクトホール218e、配線パターン216b、コンタクトホール218d、配線パターン216eおよびバンプ219bを介して行われる。なお、バンプ219a、配線パターン216j、コンタクトホール218e、配線パターン216b、コンタクトホール218d、配線パターン216eおよびバンプ219bが図2の信号伝送路L1に相当する。
In the configuration as described above, transmission of control signals from the decoder LSI 51 (FIG. 3) to the
また、デコーダLSI51とRAM52,53との間のデータ信号の伝送は、バンプ219a、配線パターン216gおよびバンプ219bを介して行われる。なお、バンプ219a、配線パターン216gおよびバンプ219bが図2の信号伝送路L2,L3に相当する。
In addition, transmission of data signals between the
また、配線基板201(図2)に実装される他の電子機器からデコーダLSI51への信号の入力およびデコーダLSI51から他の電子機器への信号の出力は、バンプ219a(図3)、配線パターン216k(図3)、接続パッド217c(図3)、ワイヤ228(図3)、リード線229(図3および図5)および配線パターン201b(図5)、またはバンプ219a(図3)、第4の絶縁層214(図3)上に形成される図示しない配線パターン、接続パッド217b(図3)、ワイヤ228(図3)、リード線229(図3および図5)および配線パターン201b(図5)を介して行われる。
In addition, a signal input from the other electronic device mounted on the wiring board 201 (FIG. 2) to the
つまり、本実施の形態においては、デコーダLSI51とRAM52,53との間で伝送される信号は、半導体モジュール205の外部に出力されることなく、半導体モジュール205内において処理することができる。この場合、デコーダLSI51とRAM52,53との間で伝送される信号を外部へ入出力するための外部端子を半導体モジュール205に設ける必要がない。それにより、半導体モジュール205の外部端子の数を63個削減することができる。
That is, in the present embodiment, signals transmitted between the
また、図3に示すように、第1の電源パッド220は、配線パターン224、接続パッド222、ワイヤ226、接続パッド217a、コンタクトホール218a、配線パターン216a、コンタクトホール218cおよび配線パターン216hを介してデコーダLSI51に電気的に接続されるとともに、配線パターン224、接続パッド222、ワイヤ226、接続パッド217a、コンタクトホール218a、配線パターン216a、コンタクトホール218bおよび配線パターン216dを介してRAM52,53に電気的に接続されている。
Further, as shown in FIG. 3, the first
また、第2の電源パッド221は、配線パターン225、接続パッド223、ワイヤ227、接続パッド217d、コンタクトホール218h、配線パターン216c、コンタクトホール218gおよび配線パターン216iを介してデコーダLSI51に電気的に接続されるとともに、配線パターン225、接続パッド223、ワイヤ227、接続パッド217d、コンタクトホール218h、配線パターン216c、コンタクトホール218fおよび配線パターン216fを介してRAM52,53に電気的に接続されている。
The second
ここで、上述したように、第1の電源パッド220(図3)は、配線基板201に形成された電力供給用配線層201c(図5)、ビア201g(図5)および電力供給用配線層201e(図5)を介して電源ユニット100(図2)の高電位側の電源ラインに電気的に接続され、第2の電源パッド221(図3)は、配線基板201に形成された電力供給用配線層201d(図5)、ビア201h(図5)および電力供給用配線層201f(図5)を介して電源ユニット100の低電位側の電源ラインに電気的に接続されている。
Here, as described above, the first power supply pad 220 (FIG. 3) includes the power
したがって、電源ユニット100により生成される所定の電圧を、第1の電源パッド220(図3)と第2の電源パッド221(図3)との間に印加することができる。それにより、デコーダLSI51(図3)およびRAM52,53(図3)に電圧を印加することができる。すなわち、本実施の形態に係る半導体モジュール205においては、1つの第1の電源パッド220と1つの第2の電源パッド221とを用いてデコーダLSI51およびRAM52,53に電力を供給することができる。
Therefore, a predetermined voltage generated by the
例えば、デコーダLSI51には、1.8Vの電圧および2.4Aの電流が供給され、RAM52,53には、1.8Vの電圧および0.3Aの電流がそれぞれ供給される。なお、この場合、デコーダLSI51には、電力供給用パッド(図示せず)を約240個形成し、そのうちの約半数の電源供給用パッド(高電位側の電源供給用パッド)を第1の電源パッド220に電気的に接続し、残りの電源供給用パッド(低電位側の電源供給用パッド)を第2の電源パッド221に電気的に接続することが好ましい。同様に、RAM52,53には、それぞれ電力供給用パッドを約32個形成し、そのうちの約半数の電源供給用パッド(高電位側の電源供給用パッド)を第1の電源パッド220に電気的に接続し、残りの電源供給用パッド(低電位側の電源供給用パッド)を第2の電源パッド221に電気的に接続することが好ましい。なお、ここでいう高電位側の電源とは1.8V電源であり、低電位側の電源とはグラウンドである。これらの場合、1つの電源供給用パッドの電流容量を約20mA以下に抑制することができるので、デコーダLSI51およびRAM52,53の信頼性を向上させることができる。
For example, the
(4)差動信号伝送部の構造
次に、差動信号伝送部600の構成について図面を用いて説明する。
(4) Structure of Differential Signal Transmission Unit Next, the configuration of the differential
図6は、差動信号伝送部600を示す上面図である。
FIG. 6 is a top view showing the differential
図5および図6に示すように、本実施の形態においては、HDMIコネクタ202とHDMIインターフェース203とは、配線基板201に形成された差動信号伝送部600により接続されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, in the present embodiment, the
差動信号伝送部600は、4つの差動信号伝送路601〜604(図6)、基板201aの上面に形成されるグランド線路605a,606a、および基板201aの下面に形成されるグランド線路605b,606bを含む。
The differential
差動信号伝送路601は、信号伝送線路601a,601bにより構成され、差動信号伝送路602は、信号伝送線路602a,602bにより構成され、差動信号伝送路603は、信号伝送線路603a,603bにより構成され、差動信号伝送路604は、信号伝送線路604a,604bにより構成される。
The differential
信号伝送線路601a〜604aおよび信号伝送線路601b〜604bの一端は、HDMIコネクタ202のリード線22(図6)に接続され、信号伝送線路601a〜604aおよび信号伝送線路601b〜604bの他端は、HDMIインターフェース203のリード線23(図6)に接続されている。
One ends of the
また、グランド線路605a,606aの一端および他端は、HDMIコネクタ202の接地端子およびHDMIインターフェース203の接地端子にそれぞれ電気的に接続されている。また、グランド線路605b,606bの一端および他端は、基板201aに形成されたビア24(図5)およびビア25(図5)を介してHDMIコネクタ202の接地端子およびHDMIインターフェース203の接地端子にそれぞれ電気的に接続されている。
One end and the other end of the
例えば、HDMIコネクタ202(図5および図6)からHDMIインターフェース203(図5および図6)へ4種類の差動信号が伝送される場合、本例では、第1の差動信号が差動信号伝送路601により伝送され、第2の差動信号が差動信号伝送路602により伝送され、第3の差動信号が差動信号伝送路603により伝送され、第4の差動信号が差動信号伝送路604により伝送される。なお、本例においては、信号伝送線路601a〜604aおよび信号伝送線路601b〜604bには、それぞれ逆相の電圧が印加される。
For example, when four types of differential signals are transmitted from the HDMI connector 202 (FIGS. 5 and 6) to the HDMI interface 203 (FIGS. 5 and 6), in this example, the first differential signal is the differential signal. The second differential signal is transmitted by the differential
図7は、信号伝送線路601a,601bを説明するための図である。なお、図7において、(a)は信号伝送線路601aを示し、(b)は信号伝送線路601bを示している。
FIG. 7 is a diagram for explaining the
図7(a)に示すように、信号伝送線路601aは、基板201aを上下に貫通するビア610,611および基板201a上に形成された配線パターン612からなる。配線パターン612の一端はリード線22に接続され、他端はリード線23に接続されている。また、ビア610,611は、配線パターン612から下方に延びるように形成されている。
As shown in FIG. 7A, the
図7(b)に示すように、信号伝送線路601bは、基板201aを上下に貫通するビア620,621、基板201aの上面に形成された配線パターン622,623、および基板201aの下面に形成された配線パターン624からなる。配線パターン622の一端はリード線22に接続され、他端はビア620の上端に接続されている。配線パターン624の一端はビア620の下端に接続され、配線パターン624の他端はビア621の下端に接続されている。また、配線パターン623の一端はビア621の上端に接続され、他端はリード線23に接続されている。
As shown in FIG. 7B, the
なお、本実施の形態においては、ビア610,611,622,623の長さおよび径は等しく、配線パターン612,622,623,624の幅は等しい。また、配線パターン622,623,624の合計の長さは配線パターン612の長さと等しい。つまり、本実施の形態においては、信号伝送線路601aと信号伝送線路601bとは、同じ幅および長さで形成されている。
In the present embodiment, the lengths and diameters of the
信号伝送線路602a〜604aは、信号伝送線路601aと同様の構成を有し、信号伝送線路602b〜604bは、信号伝送線路601bと同様の構成を有する。なお、信号伝送線路601a,601bと同様に、信号伝送線路602a,602b、信号伝送線路603a,603b、および信号伝送線路604a,604bはそれぞれ同じ幅および長さで形成されている。
The
図8は、差動信号伝送部600の図5および図6において点線で示す領域600aの斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view of a
図8に示すように、領域600a(図5および図6)においては、信号伝送線路601aおよび信号伝送線路601b、信号伝送線路602aおよび信号伝送線路602b、信号伝送線路603aおよび信号伝送線路603b、ならびに信号伝送線路604aおよび信号伝送線路604bは、基板201aを挟んでそれぞれ対向するように設けられている。
As shown in FIG. 8, in the
また、信号伝送線路601a,601bから幅方向に所定距離x離れた位置にグランド線路605a,605bが設けられ、信号伝送線路604a,604bから幅方向に所定距離x離れた位置にグランド線路606a,606bが設けられている。なお、所定距離xは、基板201aの厚さyより大きく設定されている。
In addition,
以下、本実施の形態に係る差動信号伝送路601〜604の特徴を、マイクロストリップラインにより構成される差動信号伝送路と比較しつつ説明する。
Hereinafter, the features of the differential
図9は、マイクロストリップラインにより構成される差動信号伝送路を基板201a上に形成した場合の一例を示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing an example in which a differential signal transmission path constituted by microstrip lines is formed on a
図9においては、基板201aの上面に8つの信号伝送線路701a〜704a,701b〜704bが形成され、基板201aの下面にグランド層700が形成されている。なお、信号伝送線路701a〜704a,701b〜704bの幅は等しいものとする。
In FIG. 9, eight
図9の例においては、隣接する信号伝送線路701aと信号伝送線路701bとが差動信号伝送路701を構成し、信号伝送線線路702aと信号伝送線路702bとが差動信号伝送路702を構成し、信号伝送線路703aと信号伝送線路703bとが差動信号伝送路703を構成し、信号伝送線路704aと信号伝送線路704bとが差動信号伝送路704を構成している。なお、信号伝送線路701a〜704aおよび信号伝送線路701b〜704bには、互いに逆相の電圧が印加される。
In the example of FIG. 9, the adjacent
一般に、マイクロストリップラインを形成する場合、隣接する信号伝送路間の電界強度よりも、信号伝送路とグランド層との間の電界強度が大きくなるように各構成要素の寸法が設定される。したがって、例えば、図9の例においては、差動信号伝送路701の差動インピーダンスを100Ωに設定する場合、グランド層700を基準電位として信号伝送線路701aおよび信号伝送線路701bの特性インピーダンスがそれぞれ50Ωになるように、信号伝送線路701a,701bの幅が設定される。信号伝送線路702a〜704aおよび信号伝送線路702b〜704bの幅も同様に設定される。
In general, when forming a microstrip line, the dimensions of each component are set so that the electric field strength between the signal transmission path and the ground layer is larger than the electric field strength between adjacent signal transmission paths. Therefore, for example, in the example of FIG. 9, when the differential impedance of the differential
一方、本実施の形態に係る差動信号伝送部600(図8)においては、信号伝送線路601a,601bとグランド線路605a,605bとの間、および信号伝送線路604a,604bとグランド線路606a,606bとの間の距離xが信号伝送線路601a〜604aと信号伝送線路601b〜604bとの間の距離y(基板201aの厚さ)に比べて大きく設定されている。
On the other hand, in the differential signal transmission unit 600 (FIG. 8) according to the present embodiment, between the
この場合、グランド線路605a,605bと信号伝送線路601a,601bとの間、およびグランド線路606a,606bと信号伝送線路604a,604bとの間の電界強度を小さくすることができる。それにより、グランド線路605a,605bと信号伝送線路601a,601bとの間、およびグランド線路606a,606bと信号伝送線路604a,604bとの間に発生する電界が、信号伝送線路601a〜604aと信号伝送線路601b〜604bとの間に発生する電界に影響を与えることを十分に防止することができる。
In this case, the electric field strength between the
したがって、本実施の形態においては、例えば、差動信号伝送路601の差動インピーダンスを100Ωに設定する場合、信号伝送線路601aの電圧を基準電位として、信号伝送線路601bの特性インピーダンスが100Ωになるように信号伝送線路601a,601bの幅が設定される。この場合、信号伝送線路601a,601bの幅を、図9の信号伝送線路701a,701bの幅の約2倍に設定することができる。同様に、信号伝送線路602a〜604a,信号伝送線路602b〜604bの幅も、信号伝送線路702a〜704a,信号伝送線路702b〜704bの幅の約2倍に設定することができる。
Therefore, in the present embodiment, for example, when the differential impedance of the differential
すなわち、本実施の形態においては、図9に示すように基板201aの同一面に差動信号伝送路701〜704を形成する場合に比べて、各信号伝送線路601a〜604a,601b〜604b(図8)の幅を十分に大きくすることができる。それにより、信号伝送線路601a〜604a,601b〜604bの形成が容易になる。
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the
なお、本実施の形態においては、HDMIコネクタ202からHDMIインターフェース203へ差動信号が伝送される例を示したが、HDMIインターフェース203からHDMIコネクタ202へ差動信号が伝送されてもよい。
In the present embodiment, an example is shown in which a differential signal is transmitted from the
(5)半導体モジュールの効果
(5−1)リードの数および実装面積に関する効果
本実施の形態に係る半導体モジュール205は、1つのパッケージ内にデコーダLSI51およびRAM52,53が収容された構成を有している。そして、半導体モジュール205内において、デコーダLSI51とRAM52,53との間で信号が伝送されている。
(5) Effects of Semiconductor Module (5-1) Effects Regarding Number of Leads and Mounting Area The
ここで、多数の信号を処理することができる高性能ICをパッケージに収容する場合、それら多数の信号の入出力を行うための多数の外部端子をパッケージに設ける必要がある。そのため、高性能ICをパッケージに収容する場合には、一般に、外部端子の数を多くすることが困難であるQFPおよびSOP等のパッケージではなく、多数の外部端子を設けることが可能なBGAパッケージ等が用いられる。例えば、現在汎用されているQFPパッケージに格納できる端子の数は最大256個までと言われており、256個を超える場合は、BGAパッケージに格納する必要があると言われている。 Here, when a high-performance IC capable of processing a large number of signals is accommodated in a package, it is necessary to provide a large number of external terminals for inputting and outputting the large number of signals in the package. Therefore, when a high-performance IC is accommodated in a package, in general, it is not a package such as QFP and SOP where it is difficult to increase the number of external terminals, but a BGA package or the like in which a large number of external terminals can be provided. Is used. For example, it is said that the maximum number of terminals that can be stored in a currently used QFP package is 256. If the number of terminals exceeds 256, it is said that the terminal needs to be stored in a BGA package.
しかしながら、本実施の形態に係る半導体モジュール205においては、上記のように、デコーダLSI51とRAM52,53との間の信号の伝送が1つのパッケージ内で行われるので、パッケージ内に入力およびパッケージ外に出力される信号の数が大幅に低減されている。
However, in the
したがって、本実施の形態に係る半導体モジュール205においては、デコーダLSI51およびRAM52,53において処理される信号の数に比べて、外部端子(リード線229)の数を大幅に削減することができる。
Therefore, in the
また、本実施の形態に係る半導体モジュール205においては、ダイパッド215の下面に形成された第1の電源パッド220と第2の電源パッド221とを用いてデコーダLSI51およびRAM52,53に電力を供給することができる。それにより、デコーダLSI51およびRAM52,53に電力を供給するための複数の外部端子を半導体モジュール205に設ける必要がない。
In the
これらの結果、外部端子(リード線229)の数が少なくはんだボールを必要としないQFPまたはSOP等のパッケージ構成で、高性能のデコーダLSI51およびRAM52,53を半導体モジュール205に設けることが可能となる。
As a result, it is possible to provide the
以上のように、本実施の形態に係る半導体モジュール205においては、リード線229(外部端子)の数を十分に削減することができる。それにより、デコーダLSI51およびRAM52,53をそれぞれ別個のパッケージに収容して配線基板201に実装する場合に比べて、低い配線密度の配線基板201を用いることができる。すなわち、複数の高性能ICを低い配線密度の配線基板201に実装することが可能となる。
As described above, in the
この場合、配線基板201の配線パターンの微細化の要求が緩和されるので、配線基板201の製造が容易になる。それにより、配線基板201の歩留りを向上させることができ、配線基板201の製造コストを低減することができる。また、単層の基板201aからなる配線基板201を用いることができるので、配線基板201の材料費を低減することができるとともに、配線基板201の小型化が可能となる。
In this case, since the demand for miniaturization of the wiring pattern of the
また、半導体モジュール205のリード線229の数を削減することができるので、半導体モジュール205の製造が容易になる。それにより、半導体モジュール205の歩留りが向上する。
In addition, since the number of
以上の結果、電子機器の小型化および低コスト化が可能となる。 As a result, the electronic device can be reduced in size and cost.
また、本実施の形態に係る半導体モジュール205は、一つのパッケージ内に複数のICチップ(デコーダLSI51およびRAM52,53)を収容した構成を有する。この場合、半導体モジュール205の実装領域は、複数のICチップを別個にパッケージ内に収容し、それらのパッケージを配線基板201に実装する場合の実装領域に比べて大幅に小さくなる。したがって、配線基板201をさらに小型化できるとともに、配線基板201の製造コストをさらに低減することができる。その結果、電子機器のさらなる小型化および低コストが可能となる。
The
以下、デコーダLSI51およびRAM52,53のパッド数およびチップサイズの一例を挙げて、上記の効果を詳細に説明する。
Hereinafter, the above effect will be described in detail with an example of the number of pads and the chip size of the
例えば、デコーダLSI51のチップサイズを一辺6mmとし、412個のパッドが2列に配置され、パッド間のピッチが約100μmであるとする。このデコーダLSI51を単体でパッケージに収容した場合、そのパッケージは、一辺が23mmの方形で、412個の外部端子(はんだボール)が約7列に配置され、外部端子間のピッチが1mmであるBGAパッケージとなる。
For example, assume that the chip size of the
また、例えば、RAM52,53のチップサイズを一辺6mmとし、79個のパッドが2列に配置され、パッド間のピッチが120μmであるとする。このRAM52,53をそれぞれ単体でパッケージに収容した場合、それら2つのパッケージは、一辺が9mmの方形で、79個の外部端子(はんだボール)が4列に配置され、外部端子間のピッチが0.8mmであるBGAパッケージとなる。
In addition, for example, it is assumed that the chip sizes of the
上記の3つのBGAパッケージを配線基板201に実装する場合、計570個(412+79+79=570)の外部端子が配線基板201に接続されることになる。
When the above three BGA packages are mounted on the
ここで、例えば、デコーダLSI51とRAM52,53との間の信号伝送用のパッドが、デコーダLSI51に63個形成され、RAM52,53に計63個形成されている場合、デコーダLSI51を収容するBGAパッケージの63個の外部端子は配線基板201に形成される63本の配線パターンの一端に接続され、RAM52,53を収容する2つのBGAパッケージの計63個の外部端子は、上記63本の配線パターンの他端に接続される。したがって、3つのBGAパッケージの計570個の外部端子に接続される配線パターンは507本(570−63=507)になる。
Here, for example, when 63 pads for signal transmission between the
一方、本実施の形態に係る半導体モジュール205においては、上述したように、デコーダLSI51とRAM52,53との間での制御信号およびデータ信号の伝送は半導体モジュール205内において行われる。したがって、デコーダLSI51の412個のパッドのうち、デコーダLSI51とRAM52,53との間の信号伝送用の63個のパッドはリード線229に接続されない。
On the other hand, in the
また、RAM52,53の計158個のパッドのうち、デコーダLSI51とRAM52,53との間の信号伝送用の63個のパッドはリード線229に接続されない。さらに、RAM52,53の上記63個のパッド以外のパッドは電力供給用のパッドとなり、第1および第2の電源パッド220,221に電気的に接続される。つまり、RAM52,53の64個のパッドは、リード線229に接続されない。
Of the total 158 pads in the
また、例えば、上記デコーダLSI51の412個のパッドのうち240個のパッドが電力供給用のパッドである場合、それら240個のパッドは第1の電源パッド220および第2の電源パッド221に電気的に接続される。
Further, for example, when 240 pads among the 412 pads of the
この場合、本実施の形態に係る半導体モジュール205においては、リード線229には、デコーダLSI51の109個(412−63−240=109)のパッドが電気的に接続されることになる。すなわち、半導体モジュール205には、109本のリード線229(外部端子)を設ければよいことになる。したがって、リード線229に接続される配線パターン201b(図5)は、配線基板201に109本形成すればよい。つまり、配線基板201に形成される配線パターンの数を大幅に低減することができる。
In this case, in the
以上のように、本実施の形態においては、複数のICチップ(デコーダLSI51およびRAM52,53)をそれぞれ別個のパッケージに収容した場合のそれらのパッケージの外部端子の総数に比べて、半導体モジュール205の外部端子(リード線229)の数を大幅に低減することができる。それにより、複数の高性能ICを半導体モジュール205に設ける場合においても、低い配線密度の配線基板201を用いることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the
また、上記3つのBGAパッケージを配線基板201上に実装する場合、実装領域は691mm2(23×23+9×9+9×9=691)となる。一方、本実施の形態においては、上記のデコーダLSI51およびRAM52,53を一辺が16mmの方形の半導体モジュール205とすることが可能である。具体的には端子数が120個、端子間ピッチが0.4mmのQFPパッケージに格納可能である。したがって、配線基板201上の256mm2(16×16=256)の領域にデコーダLSI51およびRAM52,53を実装することができる。つまり、本実施の形態においては、複数の高性能ICを省スペースで実装することが可能となる。
When the three BGA packages are mounted on the
(5−2)薄型化に関する効果
本実施の形態に係る半導体モジュール205においては、シリコン基板210上にポリイミドからなる第1〜第4の絶縁層211〜214が積層され、各絶縁層上に配線パターンが形成されている。すなわち、本実施の形態に係る半導体モジュール205においては、BGAパッケージ等において一般に用いられるガラスエポキシ等からなる配線基板およびプリプレグ等の絶縁材料が用いられていない。
(5-2) Effect on Thinning In the
ここで、シリコンおよびポリイミドは、ガラスエポキシ等の基板材料およびプリプレグ等の絶縁材料に比べて、薄型加工が容易である。したがって、本実施の形態に係る半導体モジュール205は、BGAパッケージ等に比べて十分に薄型化することができる。
Here, silicon and polyimide can be easily processed thinner than a substrate material such as glass epoxy and an insulating material such as prepreg. Therefore, the
また、本実施の形態においては、デコーダLSI51とRAM52,53とをQFPパッケージに格納することができるので、外部端子としてはんだボールを設ける必要がない。それにより、半導体モジュール205をさらに薄型化することができる。
In the present embodiment, since the
また、本実施の形態においては、QFPおよびSOP等の構成で半導体モジュール205を形成することができるので、外部端子(リード229)を一列に配置することができる。それにより、多層基板ではなく、単層の基板201aからなる配線基板201に半導体モジュール205を実装することが可能となる。以下、BGAパッケージを配線基板に実装する場合と半導体モジュール205を配線基板201に実装する場合とを比較しつつ、単層の基板201aからなる配線基板201に半導体モジュール205を実装することができる理由を説明する。
In the present embodiment, since the
図10は、BGAパッケージの下面図の一例である。 FIG. 10 is an example of a bottom view of the BGA package.
図10のBGAパッケージ800においては、外部端子としての複数のはんだボール801が3列に配置されている。第1列R1には、12個のはんだボール801が方形に配置され、第2列R2には、20個のはんだボール801が方形に配置され、第3列R3には、28個のはんだボール801が方形に配置されている。
In the
BGAパッケージ800においては、第1〜第3列R1〜R3において、直径L1が0.6mmの複数のはんだボール801が、1mmのピッチL2で形成されている。この場合、隣接するはんだボール801間の間隔L3は0.4mmとなる。
In the
図11は、図10のBGAパッケージ800が実装される配線基板を示す上面図である。
FIG. 11 is a top view showing a wiring board on which the
図11の配線基板900においては、BGAパッケージ800(図10)の各はんだボール801にそれぞれ対応するように、複数のランド901が3列に配置されている。
In the
第1列R11には、第1列R1(図10)の12個のはんだボール801に対応するように12個のランド901が方形に配置され、第2列R12には、第2列R2(図10)の20個のはんだボール801に対応するように20個のランド901が方形に配置され、第3列R13には、第3列R3(図10)の28個のはんだボール801に対応するように28個のランド901が方形に配置されている。
In the first row R11, twelve
なお、ランド901の直径L1は0.6mmであり、はんだボール801の直径L1(図10)と等しい。また、隣接するランド901間の間隔L3は0.4mmであり、隣接するはんだボール801間の間隔L3(図10)と等しい。
The diameter L1 of the
ここで、配線基板900において、規格上、幅0.1mmの配線パターンを、配線パターン間の間隔および配線パターンとランド901との間隔を0.1mm以上確保して形成しなければならない場合がある。この場合、ランド901間の間隔L3が0.4mmであるので、ランド901間にはそれぞれ1本の配線パターンしか形成することができない。
Here, in the
上述したように、第3列R13には、28個のランド901が形成されている。したがって、第3列R13には、配線パターンを形成可能な領域が28個形成される。図11に示すように、第2列R12の全てのランド901に配線パターン902を接続する場合、第3列R13の上記28個の領域のうち20個の領域に、第2列R12のランド901に接続される20本の配線パターン902が形成される。
As described above, 28
この場合、上記28個の領域のうちの残りの8個の領域を利用して第1列R11のランド901に接続される配線パターンを形成することができるが、第1列R11には12個のランド901が形成されている。つまり、上記28個の領域の全てに配線パターン902を形成し、それらを第1列R11および第2列R12のランド901に接続しても、第1列R11の4個のランド901には配線パターン902を接続することができない。したがって、この4個のランド901を介してBGAパッケージ800(図10)から出力される信号は、配線基板900の上面の配線パターン902を用いて外部に引き出すことができない。
In this case, a wiring pattern connected to the
そのため、配線基板900が単層の基板からなる場合には、第1列R11の12個のランド901は、ビア(図示せず)を介して配線基板900の下面に形成される配線パターンに電気的に接続される。また、配線基板900が多層基板からなる場合には、上記12個のランドはビアを介して他の基板に形成される配線パターンに電気的に接続される。これにより、第1列R11のランド901を介してBGAパッケージ800から出力される信号を外部に引き出すことが可能となる。
Therefore, when the
このように、配線基板の上面に複数列のランドが形成される場合、外側の2列を除く列のランドは、配線基板の下面または多層基板の他の基板に形成される配線パターンに接続しなければならない。 As described above, when a plurality of rows of lands are formed on the upper surface of the wiring board, the lands in the rows other than the outer two rows are connected to a wiring pattern formed on the lower surface of the wiring board or another substrate of the multilayer board. There must be.
そのため、BGAパッケージのはんだボールの列数が多い場合には、BGAパッケージを多層基板に実装しなければならない。以下、その一例として、上記(5−1)で例示したデコーダLSI51を単体で収容したBGAパッケージを、4層の基板(誘電体層)により構成される多層基板に実装する場合について説明する。なお、以下の説明においては、上記4層の基板を上方から順に第1〜第4層基板と称する。
Therefore, when the number of solder balls in the BGA package is large, the BGA package must be mounted on a multilayer board. Hereinafter, as an example, a case will be described in which a BGA package containing the
また、本例においては、多層基板として、第1〜第4層基板を貫通するようにビア(スルーホール)が形成される低コストな貫通基板を用いるものとする。貫通基板においては、異なる基板に形成される配線パターン同士は、ビアにより電気的に接続される。また、各基板に形成される配線パターンは、ビアと一体的に形成されるランドに接続されることによりビアに電気的に接続される。 In this example, as the multilayer substrate, a low-cost through substrate in which vias (through holes) are formed so as to penetrate the first to fourth layer substrates is used. In the through substrate, wiring patterns formed on different substrates are electrically connected by vias. The wiring pattern formed on each substrate is electrically connected to the via by being connected to a land formed integrally with the via.
また、配線パターンは図11と同様の規格で形成されるものとする。なお、規格上、ビアの直径は0.1mmとし、ビアと一体的に形成されるランドの直径は、第1層基板の上面においては0.3mmであり、それ以外の基板の上面および第4層基板の下面においては0.6mmであるとする。また、規格上、ビアを中心とする直径0.6mm以内の領域(以下、クリアランス領域と称する)には、ランド(上記一体的に形成されるランドを除く)および配線パターン(上記一体的に形成されるランドに接続される配線パターンを除く)を形成してはならないものとする。 In addition, the wiring pattern is formed according to the same standard as in FIG. In the specification, the diameter of the via is 0.1 mm, and the diameter of the land formed integrally with the via is 0.3 mm on the upper surface of the first layer substrate. It is assumed that the thickness is 0.6 mm on the lower surface of the layer substrate. Further, according to the standard, an area having a diameter of 0.6 mm or less (hereinafter referred to as a clearance area) centered on the via is provided with a land (excluding the integrally formed land) and a wiring pattern (the above integrally formed). (Except for the wiring pattern connected to the land to be formed).
上記(5−1)で例示したBGAパッケージにおいては、412個のはんだボールが7列に配置されている。このBGAパッケージが実装される第1層基板の上面には、412個のはんだボールにそれぞれ対応する412個のランドが7列に配置される。以下の説明においては、上記7列を、内側から順に第1〜第7列と称する。 In the BGA package exemplified in (5-1) above, 412 solder balls are arranged in 7 rows. On the upper surface of the first layer substrate on which the BGA package is mounted, 412 lands corresponding to 412 solder balls are arranged in 7 rows. In the following description, the seven rows are referred to as first to seventh rows in order from the inside.
第1層基板の上面に7列のランドが形成される場合、図11と同様に、外側の2列(第6および第7列)のランドを介してBGAパッケージから出力される信号は、第1層基板の上面に形成される配線パターンを用いて外部に引き出すことができる。一方、内側の5列(第1〜第5列)のランドを介してBGAパッケージから出力される信号は、他の基板に形成される配線パターンを用いなければ外部に引き出すことができない。 When seven rows of lands are formed on the upper surface of the first layer substrate, the signal output from the BGA package via the outer two rows (sixth and seventh rows) lands is the same as in FIG. The wiring pattern formed on the upper surface of the single-layer substrate can be used to lead out. On the other hand, signals output from the BGA package via the inner five rows (first to fifth rows) of lands cannot be extracted outside unless a wiring pattern formed on another substrate is used.
そのため、第1層基板に形成される第1〜第5列のランドと第2〜第4基板に形成される配線パターンとを接続するために、配線基板には、少なくとも第1〜第5列のランドと同数のビアを形成しなければならない。 Therefore, in order to connect the lands in the first to fifth columns formed on the first layer substrate and the wiring patterns formed on the second to fourth substrates, the wiring substrate includes at least the first to fifth columns. There must be as many vias as there are lands.
上述したように、ビアの周囲にはクリアランス領域(直径0.6mm)を設ける必要があるので、隣接するランド間(0.4mmの間隔)にビアを形成することはできない。そのため、これら5列のランドに対応するビアは、列と列との間にそれぞれ形成しなければならない。 As described above, since it is necessary to provide a clearance region (diameter of 0.6 mm) around the via, it is not possible to form a via between adjacent lands (interval of 0.4 mm). Therefore, vias corresponding to these five rows of lands must be formed between the rows.
例えば、第5列のランドと他の基板の配線パターンとを接続するためのビア(以下、第5列のビアと称する)は、第5列のランドと第6列のランドとの間に形成される。詳細には、第5列の隣接する2つのランドおよびこの2つのランドに隣接する第6列の2つのランドの中心部に1つのビアが形成される。したがって、第5列の複数のランドに対応する複数のビアは、第5列のランドと第6列のランドとの間に1mmのピッチで方形に配置される。 For example, a via (hereinafter referred to as a fifth row via) for connecting a fifth row land and a wiring pattern of another substrate is formed between the fifth row land and the sixth row land. Is done. Specifically, one via is formed at the center of two adjacent lands in the fifth row and two lands in the sixth row adjacent to the two lands. Accordingly, the plurality of vias corresponding to the plurality of lands in the fifth row are arranged in a square shape with a pitch of 1 mm between the lands in the fifth row and the lands in the sixth row.
同様に、第4列の複数のランドに対応する複数のビア(以下、第4列のビアと称する)は、第4列のランドと第5列のランドとの間に1mmのピッチで方形に配置され、第3列の複数のランドに対応する複数のビア(以下、第3列のビアと称する)は、第3列のランドと第4列のランドとの間に1mmのピッチで方形に配置される。 Similarly, a plurality of vias corresponding to a plurality of lands in the fourth row (hereinafter referred to as vias in the fourth row) are square with a pitch of 1 mm between the lands in the fourth row and the lands in the fifth row. A plurality of vias corresponding to the plurality of lands in the third row (hereinafter referred to as vias in the third row) are rectangular with a pitch of 1 mm between the lands in the third row and the lands in the fourth row. Be placed.
また、第2列の複数のランドに対応する複数のビア(以下、第2列のビアと称する)は、第2列のランドと第3列のランドとの間に1mmのピッチで方形に配置され、第1列の複数のランドに対応する複数のビア(以下、第1列のビアと称する)は、第1列のランドと第2列のランドとの間に1mmのピッチで方形に配置される。 A plurality of vias corresponding to the plurality of lands in the second row (hereinafter referred to as vias in the second row) are squarely arranged at a pitch of 1 mm between the lands in the second row and the lands in the third row. A plurality of vias corresponding to the plurality of lands in the first row (hereinafter referred to as first row vias) are squarely arranged at a pitch of 1 mm between the lands in the first row and the lands in the second row. Is done.
したがって、配線基板には、第1〜第5列のビアが、1mmのピッチで方形に配置される。この場合、第2〜第4層基板において、クリアランス領域間の間隔、およびクリアランス領域とビアと一体的に形成されるランドとの間の間隔はそれぞれ0.4mmとなり、それらの間にはそれぞれ1本の配線パターンしか形成することができない。すなわち、第2〜第4層基板の上面および第4層基板の下面においては、ビア間には1本の配線パターンしか形成することができない。 Therefore, vias in the first to fifth rows are arranged in a square at a pitch of 1 mm on the wiring board. In this case, in the second to fourth layer substrates, the distance between the clearance areas and the distance between the clearance areas and the lands formed integrally with the vias are each 0.4 mm, and 1 mm between them. Only a wiring pattern of a book can be formed. That is, only one wiring pattern can be formed between vias on the upper surface of the second to fourth layer substrates and the lower surface of the fourth layer substrate.
ここで、第5列のビアは最も外側に形成されている。したがって、第2〜第4層基板のいずれかの上面においては、図11で説明した理由と同様の理由により、第5列のビアの全てに配線パターンを接続するとともに、第4列のビアの全てに配線パターンを接続することができる。したがって、第4列および第5列のランドを介してBGAパッケージから出力される信号は、第2〜第4層基板のいずれかの上面に形成される配線パターンを用いて外部に引き出される。 Here, the vias in the fifth row are formed on the outermost side. Therefore, on the upper surface of any one of the second to fourth layer substrates, the wiring pattern is connected to all the vias in the fifth row for the same reason as described in FIG. Wiring patterns can be connected to all. Therefore, signals output from the BGA package through the fourth and fifth row lands are drawn to the outside using the wiring pattern formed on the upper surface of any one of the second to fourth layer substrates.
また、上述したように、クリアランス領域間の間隔、およびクリアランス領域とランドとの間には一本の配線パターンしか形成することができない。したがって、第1〜第3列のビアに接続される配線パターンは、第2〜第4層基板のうち上記第4および第5列のビアに接続される配線パターンが形成される基板を除く2つの基板の上面、および第4層基板の下面に、列ごとに形成しなければならない。すなわち、第1〜第3列のランドを介してBGAパッケージから出力される信号は、第2〜第4層基板のうち2つの基板の上面に形成される配線パターンおよび第4層基板の下面に形成される配線パターンを用いてそれぞれ外部に引き出される。 Further, as described above, only one wiring pattern can be formed between the clearance area and between the clearance area and the land. Accordingly, the wiring patterns connected to the vias in the first to third columns exclude the substrate on which the wiring patterns connected to the vias in the fourth and fifth columns are formed among the second to fourth layer substrates. Each column must be formed on the upper surface of one substrate and the lower surface of the fourth layer substrate. That is, signals output from the BGA package through the lands in the first to third rows are transmitted to the wiring pattern formed on the upper surface of two of the second to fourth layer substrates and the lower surface of the fourth layer substrate. Each wiring pattern is formed and pulled out to the outside.
このように、外部端子として7列配置のはんだボールを有するBGAパッケージを配線基板に実装する場合、4層の基板が必要となる。ここで、第1〜第4層基板の厚さがそれぞれ0.2mmであるとした場合、配線基板の厚さは0.8mmとなる。また、上記BGAパッケージの基板(配線基板)の厚さが0.8mmであり、モールド部の厚さが0.5mmであるとした場合、はんだボールの直径L1が0.6mmであるので、上記BGAパッケージの厚さは1.9mmとなる。したがって、上記BGAパッケージを配線基板に実装した場合、BGAパッケージと配線基板との合計の厚さは2.7mmとなる。 Thus, when a BGA package having seven rows of solder balls as external terminals is mounted on a wiring board, a four-layer board is required. Here, when the thickness of the first to fourth layer substrates is 0.2 mm, the thickness of the wiring substrate is 0.8 mm. When the thickness of the BGA package substrate (wiring substrate) is 0.8 mm and the thickness of the mold part is 0.5 mm, the solder ball diameter L1 is 0.6 mm. The thickness of the BGA package is 1.9 mm. Therefore, when the BGA package is mounted on a wiring board, the total thickness of the BGA package and the wiring board is 2.7 mm.
一方、本実施の形態に係る半導体モジュール205においては、上記(5−1)で例示したデコーダLSI51およびRAM52,53を、120本のリード線229(外部端子)が端子間ピッチ0.4mmで1列に設けられたQFP内に収容することができる。
On the other hand, in the
この場合、リード線229が1列に配置されているので、120本のリード線229の全てを、上記と同様の規格(幅0.1mmの配線パターンを、配線パターン間の間隔を0.1mm以上確保して形成)で基板201a上に形成された配線パターン201bに接続することができる。すなわち、単層の基板201aを用いて、全てのリード線229に配線パターン201bを接続することができる。したがって、配線基板201の厚さは、単層の基板201aの厚さである0.2mmとなる。
In this case, since the
また、上述したように、本実施の形態においては、基板材料および絶縁層材料としてシリコンおよびポリイミドが用いられているので、半導体モジュール205を1.2mmの厚さで形成することができる。したがって、半導体モジュール205を配線基板201に実装した場合、半導体モジュール205と配線基板201との合計の厚さは1.4mmとなる。
Further, as described above, in this embodiment, since silicon and polyimide are used as the substrate material and the insulating layer material, the
すなわち、本実施の形態によれば、デコーダLSI51を単体でBGAパッケージに収容する場合に比べて、薄い配線基板201に半導体モジュール205を実装することができるとともに、半導体モジュール205自体の厚さを十分に薄くすることができる。それにより、半導体モジュール205および配線基板201を十分に薄型化することができるので、電子機器のさらなる薄型化が可能となる。
That is, according to the present embodiment, the
(5−3)他の効果
上述したように、本実施の形態に係る半導体モジュール205においては、シリコン基板210上にポリイミドからなる第1〜第4の絶縁層211〜214が積層され、各絶縁層上に配線パターンが形成されている。この場合、シリコンおよびポリイミドは、BGAパッケージ等で用いられるガラスエポキシ等の基板材料およびプリプレグ等の絶縁材料に比べて安価であるので、半導体モジュール205の製造コストを大幅に低減することができる。
(5-3) Other Effects As described above, in the
また、シリコン、ポリイミドおよびダイパッド215の材料として用いられているウレタンシートは、モールド部230の材料として用いられているエポキシ樹脂との濡れ性が高い。したがって、モールド部230を容易かつ確実に形成することができるので、半導体モジュール205の歩留りが向上する。
In addition, the urethane sheet used as a material for silicon, polyimide, and the
また、本実施の形態においては、デコーダLSI51およびRAM52,53に電力を供給するための配線パターン216aおよび配線パターン216cは第1の絶縁層211上および第3の絶縁層上213上に形成され、デコーダLSI51からRAM52,53へ制御信号を伝送するための配線パターン216bは第2の絶縁層212上に形成され、デコーダLSI51とRAM52,53との間でデータ信号を伝送するための配線パターン216gは第4の絶縁層214上に形成されている。このように、種々の配線パターンを絶縁層ごとに設けることにより、半導体モジュール205の配線密度を十分に向上させることが可能となる。それにより、高性能のデコーダLSI51およびRAM52,53を半導体モジュール205内に収容することが可能となる。
In the present embodiment, the
(6)差動信号伝送部の効果
本実施の形態に係る差動信号伝送部600においては、信号伝送線路601a〜604a,601b〜604bの幅を十分に大きくすることができる。この場合、信号伝送線路601a〜604a,601b〜604bの形成が容易になるので、信号伝送線路601a〜604a,601b〜604bを高精度で形成することができる。それにより、各差動信号伝送路601〜604の差動インピーダンスを高精度で調整することが可能となる。
(6) Effect of differential signal transmission unit In the differential
また、信号伝送線路601a〜604aおよび信号伝送線路601b〜604bは、互いに対向するように基板201aの上面および下面に設けられている。したがって、図9で示したマイクロストリップラインにより構成される差動信号伝送路に比べて基板201aの同一面に形成される線路の数が少なくなるので、信号伝送線路601a〜604a,601b〜604bのそれぞれの幅が大きくなっても、差動信号伝送部600の幅方向の大きさが大きくなることを防止することができる。
The
また、この場合、上記図9の例に比べて、信号伝送線路間に形成される間隔の数が減少するので、差動信号伝送部600の幅方向の大きさが大きくなることを確実に防止することができる。
Further, in this case, since the number of intervals formed between the signal transmission lines is reduced as compared with the example of FIG. 9 described above, it is possible to reliably prevent the differential
これらの結果、配線基板201の小型化が可能となる。
As a result, the
また、信号伝送線路601a,601b、信号伝送線路602a,602b、信号伝送線路603a,603bおよび信号伝送線路604a,604bはそれぞれ同じ大きさで形成されている。この場合、信号伝送線路601a,601b、信号伝送線路602a,602b、信号伝送線路603a,603bおよび信号伝送線路604a,604bのインピーダンスをそれぞれ互いに等しくすることができる。それにより、差動信号伝送路601〜604の差動インピーダンスをより高精度で調整することができる。
Further, the
また、配線基板201は、単層の基板201aを有するいわゆる両面プリント基板である。差動信号伝送部600を有しつつ、単層の基板201aからなる配線基板201を用いることができるので、配線基板201の材料費を低減することができる。
The
つまり、本実施の形態においては、差動信号伝送部600のインピーダンスの精度を上げながら、配線基板201を十分に小型化および低コスト化することができる。その結果、電子機器の小型化および低コスト化が可能となる。
That is, in the present embodiment, it is possible to sufficiently reduce the size and cost of the
(7)半導体モジュールの他の例
上記においては、半導体モジュール205がQFPまたはSOPの構成を有する場合について説明したが、半導体モジュール205がBGAタイプ等の他の構成を有してもよい。
(7) Other Examples of Semiconductor Module In the above description, the
例えば、半導体モジュール205がBGAタイプの構成を有する場合には、リード線229の代わりに、ダイパッド215の下面上に信号入出力用の複数のパッドが形成される。そして、それら複数のパッド上に外部端子として複数のはんだボールが形成される。この場合、外部端子が6列以下に配置され、外部端子間のピッチが1.27mm以上であることが好ましい。
For example, when the
なお、半導体モジュール205がQFPまたはSOPの構成を有する場合は、端子(リード線229)列数が1列であるので、端子(リード線229)間ピッチが1mm以下であっても、配線密度の低い配線基板201を用いることができる。
When the
また、上記においては、シリコン基板210上に第1〜第4の絶縁層211〜214を設けた場合について説明したが、シリコン基板210上に3層以下の絶縁層が設けられてもよく、5層以上の絶縁層が設けられてもよい。
In the above description, the first to fourth insulating
また、上記においては、第1の電源パッド220および第2の電源パッド221をそれぞれ1つずつ設けた場合について説明したが、2つ以上の第1の電源パッド220を設けてもよく、2つ以上の第2の電源パッド220を設けてもよい。
In the above description, the case where the first
また、上記においては、3つのICチップ(デコーダLSI51およびRAM52,53)を備えた半導体モジュール205について説明したが、半導体モジュール205が2つのICチップを備えてもよく、4つ以上のICチップを備えてもよい。
In the above description, the
(8)差動信号伝送部の他の例
上記においては、差動信号伝送部600が4つの差動信号伝送路601〜604を有する場合について説明したが、差動信号伝送部600が1つ、2つまたは3つの差動信号伝送路を有してもよく、5つ以上の差動信号伝送路を有してもよい。
(8) Other examples of differential signal transmission unit In the above description, the case where the differential
また、ビア610,611をインピーダンス調整用のビアとして機能させてもよい。例えば、信号伝送線路601aの特性インピーダンスと信号伝送線路601bの特性インピーダンスとが等しくなるように、信号伝送線路601aのビア610,601bの長さおよび径を調整してもよい。
Further, the
また、上記においては、単層の基板201aを有する配線基板201に差動信号伝送部600を形成した例について説明したが、複数の基板を有する配線基板に差動信号伝送部600を形成してもよい。図12に一例を示す。
In the above description, the example in which the differential
図12は、複数の基板を有する配線基板に形成された差動信号伝送部600の一例を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing an example of the differential
図12においては、基板201aの上面側に基板501が設けられ、基板201aの下面側に基板502が設けられている。基板201aの上面側および下面側には、図8と同様に、信号伝送線路601a〜604a,601b〜604bおよびグランド線路605a,605b,606a,606bが形成されている。なお、図12の例においては、基板501の上面側にグランド線路605c,606cが形成され、基板502の下面側にグランド線路605d,606dが形成されている。
In FIG. 12, a
このように、信号伝送線路601a〜604a,601b〜604bおよびグランド線路605a,605b,606a,606bを基板と基板との間に形成することにより、配線基板201が積層基板である場合にも差動信号伝送部600を配線基板201内に設けることができる。
As described above, the
なお、グランド線路605c,605d,606c,606dは形成しなくてもよい。また、基板501の上面側および下面側に信号伝送線路601a〜604a,601b〜604bおよびグランド線路605a,605b,606a,606bが形成されてもよく、基板502の上面側および下面側に信号伝送線路601a〜604a,601b〜604bおよびグランド線路605a,605b,606a,606bが形成されてもよい。
The ground lines 605c, 605d, 606c, and 606d need not be formed. In addition,
また、信号伝送線路601a〜604a,601b〜604bおよびグランド線路605a,605b,606a,606bは誘電体の両面に形成されていればよい。例えば、多層基板に差動信号伝送部600を設ける場合には、プリプレグ等の絶縁層の両面に信号伝送線路601a〜604a,601b〜604bおよびグランド線路605a,605b,606a,606bを形成してもよい。
The
また、上記においては、基板201aの両面にグランド線路605a,605b,606a,606bを形成したが、グランド線路605aおよびグランド線路605bを基板201aを貫通するように一体的に形成し、グランド線路606aおよび606bを基板201aを貫通するように一体的に形成してもよい。
In the above, the
(9)請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(9) Correspondence between each constituent element of claim and each element of the embodiment Hereinafter, an example of correspondence between each constituent element of the claim and each element of the embodiment will be described. It is not limited to.
上記実施の形態では、デコーダLSI51およびRAM52,53が半導体チップの例であり、リード線229、電源パッド220,221およびはんだボールが複数の外部端子の例であり、モールド部230が封止層の例であり、デコーダLSI51が第1の半導体チップの例であり、RAM52,53が第2の半導体チップの例であり、ダイパッド215が基台の例であり、電源パッド220,221が第3のパッドの例であり、デコーダLSI51およびRAM52,53の複数のパッドが信号伝送用の複数のパッド、第1および第2の半導体チップの複数のパッド、ならびに第1、第2、第4および第5のパッドの例であり、リード線229がリード端子の例である。
In the above embodiment, the
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。 As each constituent element in the claims, various other elements having configurations or functions described in the claims can be used.
本発明は、種々の電気機器または電子機器等に利用することができる。 The present invention can be used for various electric devices or electronic devices.
11 合成回路
12 デコーダ回路
13 CPU回路
14 メモリインターフェース回路
22,23 リード線
51 デコーダLSI
52,53 RAM
100 電源ユニット
200 映像処理ユニット
201 配線基板
201a 基板
205 半導体モジュール
215 ダイパッド
220,221 電源パッド
229 リード線
230 モールド部
300 ディスプレイ駆動ユニット
400 表示装置
500 音声出力装置
501,502 基板
600 差動信号伝送部
601〜604 差動信号伝送路
601a〜604a,601b〜604b 信号伝送線路
605a,605b,605c,605d,606a,606b,606c,606d グランド線路
610,611,620,621 ビア
DESCRIPTION OF
52, 53 RAM
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記基台上に設けられるシリコン基板と、
前記シリコン基板上に設けられ、複数の配線パターンを有する絶縁層と、
前記絶縁層上に実装される複数の半導体チップと、
前記複数の半導体チップに電気的に接続される複数の外部端子と、
前記複数の半導体チップ、前記シリコン基板および前記基台の上部を封止する封止層とを備え、
前記複数の半導体チップは前記複数の配線パターンのうち所定数の配線パターンによって相互に電気的に接続されることを特徴とする半導体モジュール。 The base,
A silicon substrate provided on the base;
An insulating layer provided on the silicon substrate and having a plurality of wiring patterns;
A plurality of semiconductor chips mounted on the insulating layer;
A plurality of external terminals electrically connected to the plurality of semiconductor chips;
A plurality of semiconductor chips, the silicon substrate, and a sealing layer for sealing the upper part of the base,
The plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other by a predetermined number of wiring patterns among the plurality of wiring patterns.
前記第1の半導体チップの前記複数のパッドは、信号伝送用の複数の第1のパッドを含み、
前記第2の半導体チップの前記複数のパッドは、信号伝送用の複数の第2のパッドを含み、
前記複数の第1のパッドと前記複数の第2のパッドとは前記所定数の配線パターンを介して相互に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体モジュール。 The plurality of semiconductor chips include a first semiconductor chip having a plurality of pads, and a second semiconductor chip having a plurality of pads,
The plurality of pads of the first semiconductor chip include a plurality of first pads for signal transmission,
The plurality of pads of the second semiconductor chip include a plurality of second pads for signal transmission,
4. The plurality of first pads and the plurality of second pads are electrically connected to each other via the predetermined number of wiring patterns. Semiconductor module.
前記第3のパッドは、前記複数の半導体チップに電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体モジュール。 A third pad for power supply provided on the lower surface of the base;
The semiconductor module according to claim 1, wherein the third pad is electrically connected to the plurality of semiconductor chips.
前記第1の半導体チップの前記複数のパッドは、電力供給用の複数の第4のパッドを含み、
前記第2の半導体チップの前記複数のパッドは、電力供給用の複数の第5のパッドを含み、
前記複数の第4のパッドおよび前記複数の第5のパッドは、前記第3のパッドに電気的に接続されることを特徴とする請求項5記載の半導体モジュール。 The plurality of semiconductor chips include a first semiconductor chip having a plurality of pads, and a second semiconductor chip having a plurality of pads,
The plurality of pads of the first semiconductor chip include a plurality of fourth pads for power supply,
The plurality of pads of the second semiconductor chip include a plurality of fifth pads for power supply,
6. The semiconductor module according to claim 5, wherein the plurality of fourth pads and the plurality of fifth pads are electrically connected to the third pads.
前記封止層は、前記基台の上部側、前記シリコン基板、前記絶縁層、前記複数の半導体チップ、および前記複数のリード端子の一端側を封止し、
前記封止層、前記基台および前記絶縁層は樹脂材料からなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半導体モジュール。 The plurality of external terminals include a plurality of lead terminals for inputting / outputting signals to / from the plurality of semiconductor chips,
The sealing layer seals one end side of the upper side of the base, the silicon substrate, the insulating layer, the plurality of semiconductor chips, and the plurality of lead terminals,
The semiconductor module according to claim 1, wherein the sealing layer, the base, and the insulating layer are made of a resin material.
前記複数の配線パターンの各々は、各絶縁層上に形成され、
前記複数の半導体チップは、前記複数の絶縁層のうち最上部の絶縁層上に実装されることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の半導体モジュール。 The insulating layer includes a plurality of stacked insulating layers,
Each of the plurality of wiring patterns is formed on each insulating layer,
The semiconductor module according to claim 1, wherein the plurality of semiconductor chips are mounted on an uppermost insulating layer among the plurality of insulating layers.
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