電子機器開発者のための半導体パッケージ熱設計入門　――待ったなし！SOC & SIPの熱対策

2） パッケージ基板の内層2層をグラウンド層に

　BGAを搭載する実装基板には電気的特性から電源層，グラウンド層を有する4層以上のプリント基板を用いるのが一般的ですが，パッケージ基板については電気的な理由よりも熱抵抗を下げるために4層構造を採用するケースが多いようです．

　この場合，グラウンドを兼ねるダイ・パッドに設けられたスルー・ホールによってチップから内層へ熱流を伝え，パッケージ基板が4層であっても内層を2層ともグラウンドにして熱経路を確実に確保する設計を行います．さらに熱抵抗を下げたい場合は，厚いメタル・コア層を基板内に埋め込んだ基板を採用します．

3） 埋め込みヒート・スプレッダを設ける

　サーマル・ボールと4層のパッケージ基板という組み合わせでも熱抵抗の要求値に届かない場合，パッケージ内に埋め込みヒート・スプレッダを設けます．このヒート・スプレッダは，モールド樹脂を伝わってきた熱をスプレッダによってパッケージ表面に拡散させるために埋め込みます．しかし，QFPの場合と異なり，ダイ・パッドやチップに直接接触しているわけではないので，熱抵抗の低減率は限定的です．

　上記の4層パッケージ基板（内層銅はく72μm厚）と比較して，2deg/Wの低減効果となっています．また，パッケージ寸法が小さい場合は熱を拡散させる面積が小さくなるので，ヒート・スプレッダの効果は減少します．