JP2000232180A - 配線基板および半導体装置 - Google Patents

配線基板および半導体装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップ11がパッケージサイズに比べ
て小さい場合でも、ワイヤ長さを短縮し、ワイヤ6同士
の接触を回避することができる安価で歩留りの高い配線
基板および半導体装置を提供する。 【解決手段】 半導体装置は、半導体チップ11の搭載
面側の表面に、外部端子搭載用貫通孔3を覆うランド4
aが各配線2a毎に設けられた配線パターン2を備え、
各配線2aと半導体チップ11とをワイヤボンディング
により電気的に接続するための第2パッド5が、各配線
2a毎に複数形成されていると共にそのうち少なくとも
1つは上記ランド4a・4a間に形成されている配線基
板を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のパッ
ケージ、特に、BGA(Ball Grid Array) タイプの半導
体装置のパッケージに用いられる配線基板および該配線
基板を備えた半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、BGAタイプでかつボンディング
ワイヤを用いたタイプの樹脂封止型半導体装置は、図8
(a)・(b)に示すように、半導体チップ71搭載面
側の表面に配線パターン72が設けられた基板73上
に、半導体チップ71を回路形成面側を上向きに搭載
し、上記配線パターン72における各配線端部に設けら
れた、半導体チップ71との接続用の電極端子である金
属細線接続用電極パッド74と、半導体チップ71の出
力端子71aとを、金属製のワイヤ75(細線)を用い
て接続することにより、基板73上の配線パターン72
と半導体チップ71とを電気的に導通させた後、これら
半導体チップ71、配線パターン72、ワイヤ75等を
覆う形で樹脂封止がなされている。該樹脂封止型半導体
装置は、基板73における樹脂封止面とは反対面側に、
上記基板73に設けられた貫通孔73a(外部端子搭載
用貫通孔)を介して上記配線パターン72における各配
線を外部回路と接続するための信号端子、即ち、外部端
子となる半田ボール76を形成し、半導体チップ71毎
に、樹脂封止型半導体装置外形サイズ(パッケージサイ
ズ)に切断して個片化することにより、最終製品とされ
る。
【0003】このような樹脂封止型半導体装置におい
て、配線パターン72を1層のメタルで形成する配線基
板を用いた樹脂封止型半導体装置は、外部端子数、つま
り外部に接続する必要のある信号端子数が多い場合でか
つ半導体チップ71がパッケージサイズに比べて小さい
場合は、半導体チップ71から上記基板73上の金属細
線接続用パッド74までの距離が長くなり、半導体チッ
プ71と上記金属細線接続用電極パッド74とを接合す
るワイヤ75の長さ(ワイヤ長さ)が長くなる傾向にあ
る。この傾向は、例えば信号端子数が増加した場合等、
外部端子数が多くなり、樹脂封止型半導体装置の外形サ
イズが大きくなった場合、または、信号端子数が同一で
半導体チップ71のサイズ(半導体チップサイズ)が縮
小された場合、その両方が行われた場合にさらに強くな
る。
【0004】そして、このように樹脂封止型半導体装置
の外形サイズと半導体チップ71のサイズとの違いが大
きくなり、ワイヤ75の長さが長くなるにつれ、半導体
チップ71に対するワイヤ75の角度(ワイヤ角度)が
小さくなり、ワイヤ75・75間の間隔が狭くなる傾向
にある。このため、このような樹脂封止型半導体装置で
は、ワイヤボンディング後の樹脂封止工程においてワイ
ヤ75同士の接触等の問題点が発生し易くなるという問
題点を有している。
【0005】このように、外部端子数は、樹脂封止型半
導体装置の外形サイズを決定する最も大きな要因であ
り、樹脂封止型半導体装置の外形サイズと半導体チップ
71のサイズとの違いによるワイヤ75同士の接触の要
因となっているが、その他にも、樹脂封止型半導体装置
の外形サイズを決定する要因の一つとして、例えば、金
属細線接続用電極パッド数が挙げられる。
【0006】上記金属細線接続用電極パッド数が多い場
合、例えば図8(a)に示すように金属細線接続用電極
パッド74…を1列に配列しようとすると、これら金属
細線接続用電極パッド74…が樹脂封止型半導体装置の
外形サイズ内に納まらず、これら金属細線接続用電極パ
ッド74…を、樹脂封止型半導体装置の外形サイズの外
側の領域にまで配置する必要がある場合がある。このよ
うな場合、樹脂封止型半導体装置の外形サイズ自体を大
きく設定する必要があり、ワイヤ75同士の接触等の問
題を招来する。
【0007】一方、樹脂封止型半導体装置の所望の外形
サイズ内に上記金属細線接続用電極パッド74…を全て
配列するために、隣り合う配線に設けられた金属細線接
続用電極パッド74…の位置をずらして形成すること
で、上記金属細線接続用電極パッド74…を複数列、例
えば2列に配列する方法が採用されることもあるが、こ
の場合、上記金属細線接続用電極パッド74・74間の
ピッチが小さくなり、該金属細線接続用電極パッド74
近傍でのワイヤ75同士の接触や、ワイヤボンディング
ツールの接触等の問題が生じるため、ワイヤ75接続後
の樹脂封止工程におけるワイヤ75同士の接触の問題を
解決するには至らない。特に、半導体チップ71から上
記基板73上の金属細線接続用電極パッド74形成位置
までのワイヤ角度が小さくなった場合、さらにワイヤ7
5・75間の距離が短くなり、ワイヤ75同士の接触
や、ワイヤボンディングツールの接触の危険性が増加す
る傾向にある。
【0008】また、外部端子数(信号端子数)が多い場
合、外部端子間ピッチが小さいと、例えばワイヤ長さや
ワイヤ角度等の制約により、上記金属細線接続用電極パ
ッド74を、半導体チップ71から直接ワイヤボンディ
ングすることは不可能な位置にしか配置できない場合が
ある。このような場合、半導体チップ71から直接ワイ
ヤボンディングすることは不可能な位置に配置された金
属細線接続用電極パッド74に接合された外部端子は、
信号端子として使用することは不可能である。
【0009】このように、半導体チップサイズがパッケ
ージサイズと比較して相対的に小さい場合や金属細線接
続用電極パッド数が多い場合等にしばしば発生するワイ
ヤ同士の接触等の問題は、ワイヤ長さやワイヤ角度の制
約に起因している。
【0010】また、金属細線接続用電極パッドを多数有
する配線パターンとして、例えば、実開平1−8446
0号公報には、配線パターンを変更することなく、形状
の異なる複数機種の半導体チップを同一基板に配列して
搭載することができる配線パターンが開示されている。
図9に示すように、該配線パターンは、半導体チップ8
1・82・83(チップ部品)が搭載された基板84上
に、複数のラインL1…Lnが形成され、各ラインL1
…Lnの一端には、上記半導体チップ81・82・83
の各出力端子81a…・82a…・83a…とのワイヤ
ボンディングに用いられる複数個の金属細線接続用電極
パッドP1〜Pn・Q1〜Qn(ボンディング用パッ
ド)が、各々のライン毎に形成されることで、各ライン
L1…Lnが、各金属細線接続用電極パッドP1…Pn
を起点とし、金属細線接続用電極パッドQ1…Qnを中
継して発熱体に向けて平行に延在するように形成されて
いる。
【0011】これにより、上記の配線パターンでは、搭
載する半導体チップ81・82・83の形状に合わせ
て、例えば半導体チップ81に対しては、該半導体チッ
プ81の出力端子81a…と、露出している前2列の金
属細線接続用電極パッドP1、P3…P2m-1およびP
2、P4…P2mとをワイヤボンディングにより接続し、
該半導体チップ部品81よりも大きな半導体チップ82
に対しては、該半導体チップ82を、前2列の金属細線
接続用電極パッド列上に重ねて搭載し、該半導体チップ
82の各出力端子82a…と後方2列の金属細線接続用
電極パッドQ2a-1、Q2a+1 …およびQ2a、Q2a+2 …
とをワイヤボンディングにより接続することで、半導体
チップ81・82・83の各出力端子81a…・82a
…・83a…と金属細線接続用電極パッドP1〜Pn・
Q1〜Qnとのボンディング位置に自由度を与え、サイ
ズの異なる半導体チップ81・82・83に対して最適
な金属細線接続用電極パッドを選択することが可能であ
る。
【0012】そして、このように、上記の配線パターン
では、異なるサイズの半導体チップ81・82・83毎
に最適な金属細線接続用電極パッドP1〜Pn・Q1〜
Qnを選択することで、半導体チップ81・82・83
の各出力端子81a…・82a…・83a…と配線パタ
ーンの金属細線接続用電極パッドP1〜Pn・Q1〜Q
nとを接統するワイヤ長さを短縮することができる。
【0013】また、半導体チップの高集積化に伴う多ピ
ン化に対応し、ワイヤ長さによる制約を排除するため
に、特開平4−24929号公報には、図10に示すよ
うに、外部リードに接続される回路パターン91のボン
ディング部(金属細線接続用電極パッド)91aと半導
体チップ92の搭載部との中間に、一端側をボンディン
グワイヤ93によって半導体チップ92の出力端子92
aに接続し、他端側をボンディングワイヤ93によって
前記回路パターン91のボンディング部91aに接続す
るための中継回路パターン94を上面に設けた中継基板
95を設置したセラミックパッケージが開示されてい
る。
【0014】上記のセラミックパッケージでは、半導体
チップ92と回路パターン91とが、これら半導体チッ
プ92と回路パターン91との間に設置された中継基板
95上に設けられた中継回路パターン94を介して接続
されるため、半導体チップ92と回路パターン91とを
直接ワイヤボンディングする場合と比較してボンディン
グワイヤ93の長さが短縮され、多ピン化に対応するこ
とができるようになっている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、BGA
タイプの樹脂封止型半導体装置のパッケージの場合、前
記図8(a)・(b)に示すように、その配線パターン
72には、外部端子搭載用貫通孔73a…を覆うランド
72a…からなるランドパターン(ランド72a…群)
が設けられている。
【0016】このため、実開平1−84460号公報に
示すように、各配線の一端に、複数個の金属細線接続用
電極パッドからなる金属細線接続用電極パッド列を形成
する構成を、図8(a)・(b)に示すBGAタイプの
樹脂封止型半導体装置に用いられている配線基板の配線
パターン72に適用しようとすると、金属細線接続用電
極パッド74…列は、上記ランドパターン(ランド72
a群)から分離された領域に形成されることになる。こ
の結果、基板上の、ランドパターン形成領域以外の領域
を有効利用することができず、パッケージサイズの増大
を招来する。
【0017】また、特開平4−24929号公報に示す
セラミックパッケージは、図10に示すように、ボンデ
ィングワイヤ93の中継用に専用の中継基板95を要す
るため、製造上の工程数およびコストの上昇を招く。
【0018】本発明は上記従来の問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的は、半導体チップがパッケージサ
イズに比べて小さい場合でも、ワイヤ長さを短縮し、ワ
イヤ同士の接触を回避することができる安価で歩留りの
高い配線基板および半導体装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
配線基板は、上記の目的を達成するために、半導体チッ
プ搭載面側の表面に、外部端子搭載用の貫通孔を覆うラ
ンドが各配線毎に設けられた配線パターンを備え、各配
線と半導体チップとをワイヤボンディングにより電気的
に接続するための電極端子(例えば四角形あるいは五角
形に形成された金属細線接続用電極パッド)が、各配線
毎に複数形成されていると共にそのうち少なくとも1つ
は、上記ランド間に形成されていることを特徴としてい
る。
【0020】上記の構成によれば、上記電極端子が、各
配線毎に複数設けられていることで、各配線と半導体チ
ップとをワイヤボンディングにより電気的に接続するた
めの電極端子を、フレキシブルに変更することができ
る。しかも、上記電極端子を上記ランド間に設けること
で、半導体装置の外形サイズ(パッケージサイズ)の増
大を招来することなく、電極端子数を増加することがで
き、しかも、ワイヤボンディング時においてワイヤ同士
が接触しやすい部分の配線のレイアウトを容易に変更す
ることができ、ワイヤ同士の接触等のトラブルの発生を
防止することができる。
【0021】従って、上記の構成によれば、例えば外部
端子数が多く、半導体装置の外形サイズ(パッケージサ
イズ)に対して半導体チップサイズが小さい場合でも、
半導体チップと配線基板に設けられた各配線とをワイヤ
ボンディングする際のワイヤ同士の接触を回避すること
ができる。また、上記の構成によれば、配線パターンと
は別に専用の中継基板等を形成する必要もなく、安価な
構成とすることができる。従って、安価で歩留りの高い
半導体装置を実現することができる配線基板を提供する
ことができる。
【0022】本発明の請求項2記載の配線基板は、上記
の目的を達成するために、半導体チップ搭載面側の表面
に、外部端子搭載用の貫通孔を覆うランドが各配線毎に
設けられた配線パターンを備え、各配線と半導体チップ
とをワイヤボンディングにより電気的に接続するための
電極端子が、上記ランド間に形成されると共に、上記電
極端子と半導体チップとをワイヤボンディングにより電
気的に接続するための中継用の配線(例えば、両端に中
継用の金属細線接続用電極パッドを備えた配線)が、上
記配線パターンと上記半導体チップ搭載領域との間に設
けられていることを特徴としている。
【0023】上記の構成によれば、例えば外部端子数が
多く、半導体チップが半導体装置の外形サイズ(パッケ
ージサイズ)に対して非常に小さい場合や、外部端子間
ピッチが狭く、上記電極端子の配置に自由度がない場
合、あるいは、全ての配線パターンを1層のメタルで形
成する場合等においても、半導体チップと各配線とをワ
イヤボンディングする際に、該ワイヤボンディングに用
いられるワイヤを短く形成することができ、ワイヤ同士
の接触を回避することができる。従って、上記の構成に
よれば、安価で歩留りの高い半導体装置を実現すること
ができる配線基板を提供することができる。
【0024】本発明の請求項3記載の半導体装置は、上
記の目的を達成するために、請求項1または2記載の配
線基板を備えていることを特徴としている。
【0025】上記の構成によれば、該半導体装置が上記
の配線基板を備えていることで、半導体チップがパッケ
ージサイズに比べて小さい場合でも、ワイヤ長さを短縮
し、ワイヤ同士の接触を回避することができる安価で歩
留りの高い半導体装置を提供することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】〔実施の形態1〕本発明の一実施
の形態について図1ないし図4に基づいて説明すれば、
以下の通りである。本実施の形態にかかる半導体装置
は、図1および図2に示すように、絶縁性材料からなる
基材部としてのベース基板1(絶縁基板)における半導
体チップ11搭載面側に、半導体チップ11と、マザー
ボード等の図示しない外部回路とを、該外部回路に接続
するための信号端子(以下、外部端子と記す)を介して
電気的に接続するための複数の配線2a…からなる配線
パターン2を備えた配線基板(回路基板)を備えてい
る。該配線基板において、上記配線パターン2は、ベー
ス基板1の半導体チップ11搭載面側において露出した
構成を有している。
【0027】また、上記ベース基板1には、各配線2a
毎に、上記外部端子を搭載するための外部端子搭載用貫
通孔3が形成されており、これら外部端子搭載用貫通孔
3…は、エリアアレイ(面格子)状に配列されている。
上記外部端子搭載用貫通孔3…の配線パターン2形成面
側端面には、配線パターン2の一部となる、外部端子接
続用配線パターンとして、外部端子を形成するためのラ
ンド4a…からなるランドパターン4(ランド4a…
群)が、エリアアレイ状に形成されている。上記ランド
4aは、外部端子搭載用貫通孔3よりも大きく形成さ
れ、これにより、各外部端子搭載用貫通孔3を覆ってい
る。
【0028】さらに、本実施の形態にかかる上記の半導
体装置は、上記外部端子搭載用貫通孔3…における配線
パターン2形成面側端面に、該外部端子搭載用貫通孔3
…内に形成された図示しない電極(例えばインナーリー
ド)を介して、外部端子となる、例えば半田ボール等の
導通用突起8が形成された構成を有している。
【0029】また、上記配線パターン2の一部には、上
記配線パターン2における各配線2aと半導体チップ1
1の出力端子としての第1パッド12とをワイヤボンデ
ィングにより電気的に接続するための金属細線接続用電
極パッドとしての第2パッド5(電極端子)が、各配線
2a毎に複数設けられている。上記第2パッド5は、各
々の配線2aに対し、エリアアレイ状に配列された外部
端子搭載用貫通孔3を覆うランドパターン4(ランド4
a…群)外、即ち、該ランドパターン4(ランド4a…
群)の最も外側(最外周)のランド4a…の外側、並び
に、該ランドパターン4内(即ち、該ランドパターン4
を構成する各ランド4a・4a間)に形成され、何れ
も、ワイヤボンディング可能な大きさを有している。
【0030】これにより、本実施の形態にかかる半導体
装置では、上記半導体チップ11と配線パターン2と
は、上記第1パッド12と第2パッド5…とを、各々、
金属製のワイヤ6(金属細線)…によりワイヤボンディ
ングすることにより、電気的に接続される。
【0031】図1に示す配線パターン2では、上記第2
チップ5は、各配線2a毎に、エリアアレイ状に配列さ
れた外部端子搭載用貫通孔3…を覆うランド4a…から
なるランドパターン4外に一つ、ランドパターン4内に
2つ形成された構造を有している。そして、各配線2a
は、上記第2チップ5…のうち、何れか1つの第2チッ
プ5と、半導体チップ11の第1パッド12とがワイヤ
6によりワイヤボンディングされることにより、半導体
チップ11との電気的導電が図られている。各配線2a
における第2パッド5と半導体チップ11における第1
パッド12とのワイヤボンディングは、ワイヤ6同士の
接触の危険性が低くなるように、ワイヤ長さやワイヤ角
度を考慮して各配線2aに設けられた第2パッド5…の
中から、自由に選択すればよい。
【0032】このように、上記の半導体装置では、各々
の配線2aに対し、第2パッド5…が、上記ランドパタ
ーン4外に1つ、並びに、上記ランドパターン4内に複
数形成されていることで、各配線2aと半導体チップ1
1との電気的導通を確保するためのワイヤボンディング
に用いられるパッド位置(電極端子位置)を、フレキシ
ブルに変更することができる。この結果、ワイヤボンデ
ィング時においてワイヤ6同士が接触しやすい部分の配
線2aのレイアウトを容易に変更することができ、半導
体装置のアセンブリ時に発生するワイヤ6同士の接触等
のトラブルの発生を防止することができる。
【0033】上記ベース基板1に用いられる材料として
は、耐熱性、絶縁性、強度、寸法安定性に優れたもので
あれば、特に限定されるものではない。このような性質
を有する材料としては、具体的には、例えば、ポリイミ
ド、ポリアミド、BT(ビスマレイド・トリアジン)レ
ジン、エポキシ樹脂、ポリエステル、ガラスエポキシ、
ガラスポリイミド、セラミック等が挙げられるが、コス
ト面および加工の容易性から、ポリイミドを用いること
が好ましい。ポリイミドの絶縁抵抗は、5×1013Ω程
度である。
【0034】また、上記配線パターン2に用いられる材
料としては、導電性、耐熱性を有するものであれば、特
には限定されないが、一般的には金属材料が用いられ、
コスト面から、銅(Cu)が望ましい。厚さについて
は、特に規定するものではなく、一般的な配線パターン
と同様の厚さ、例えば、12μm、18μmあるいは2
5μm程度に設定される。
【0035】尚、半導体チップ11と配線パターン2と
の間の絶縁性を確保するために、上記配線パターン2上
には、フィルム状の絶縁シートもしくはソルターレジス
ト等が形成されていても構わない。また、本発明にかか
る半導体装置は、図2に示すように、半導体チップ1
1、配線パターン2、ワイヤ6等を覆う形で、透光性樹
脂7により、上記配線基板の樹脂封止がなされている。
尚、図1では、記載の便宜上、上記透光性樹脂7の図示
を省略する。該透光性樹脂7には、例えば、従来樹脂封
止に用いられている、透光性を有する常用の樹脂が用い
られる。
【0036】次に、上記構成の配線基板の製造方法を以
下に説明する。上記ベース基板1としては、配線パター
ン2側に、配線パターン2形成用の銅箔をラミネートす
るための、耐熱性に優れたポリイミド系の接着剤を塗布
したポリイミド基材を用いた。該ベース基板1の厚みと
しては、特に限定されないが、本実施の形態では、上記
ポリイミド基材の厚みが50μm〜75μm、接着剤の
厚みが7μm〜12μm程度のものを用いた。尚、接着
剤は、配線基板の反りを抑えるために、上記ポリイミド
基材の両面に塗布しておいてもよい。
【0037】上記配線基板の製造に際しては、先ず、銅
箔をラミネートする前に、上記ベース基板1に、外部端
子搭載用貫通孔3…を、予めエリアアレイ状に穿孔する
ことにより、該ベース基板1上に形成される配線パター
ン2からベース基板1の裏面に通じる導通路を予め形成
する。尚、上記外部端子搭載用貫通孔3…の穿孔には、
例えば、レーザ加工、ドリル、あるいは金型による打抜
き等が用いられる。
【0038】次に、配線パターン2形成用の銅箔をラミ
ネートする。本実施の形態では、配線パターン2形成用
の銅箔として、18μm厚の電解銅箔を用いた。
【0039】次いで、上記外部端子搭載用貫通孔3の位
置に合わせて配線パターン2を形成する。具体的には、
上記外部端子搭載用貫通孔3を覆うように、エリアアレ
イ状にランドパターン4(ランド4a…群)を形成する
と共に、該ランドパターン4の外側(外周)並びに上記
外部端子搭載用貫通孔3を覆う各ランド4a…・4a…
間に第2パッド5…を形成する。
【0040】上記ランドパターン4を構成する各ランド
4aは、外部端子搭載用貫通孔3を塞ぐために、外部端
子搭載用貫通孔3よりも大きく形成する必要があること
は勿論であるが、外部端子搭載用貫通孔3に対するラン
ド4aの大きさは、配線パターン2におけるランド4a
…の接合強度に影響を与え、また配線パターン2とラン
ドパターン4との位置精度から必要な大きさが決まり、
さらに、現行の製造技術等を考え合わせると、外部端子
搭載用貫通孔3の縁からランド4aの縁(端縁部)まで
の距離が70μm以上であることが望ましい。即ち、本
実施の形態に示すように丸ランドを形成する場合には、
外部端子搭載用貫通孔3の孔径をXとすると、ランド4
aの孔径Yは、Y≧(X+140μm)であることが望
ましい。
【0041】但し、上記ランド4aの形状は、丸ランド
に限定されるものではなく、角ランド等、他の形状であ
ってもよく、上記外部端子搭載用貫通孔3を覆うことが
できれば、その形状は特には限定されない。本実施の形
態では、外部端子搭載用貫通孔3の縁からランド4aの
縁までの距離を100μmとした。
【0042】また、本実施の形態では、上記ランド4a
・4a間のピッチを0.8mm、第2パッド5の形状
を、幅0.15mm、長さ0.20mmの長方形状に設
計した。上記ランドパターン4および第2パッド5を含
む配線パターン2の形成方法としては、特に限定される
ものではないが、例えば、エッチング法を用いることが
できる。具体的には、上記銅箔上にフォトレジストを形
成し、上記配線パターン2を形成するための所定のパタ
ーンが施されたフォトマスクを介して露光、現像を行
い、得られたレジストパターンをエッチングマスクとし
て銅箔をエッチングし、その後、レジストパターンを除
去することにより、上記配線パターン2を形成すること
ができる。
【0043】配線パターン2形成後、その表面には、ワ
イヤボンディングによる接合性を考慮して、0.6μm
程度の金のメッキを施した。このメッキは、配線基板に
おける半導体チップ11搭載面側全面(即ち、配線パタ
ーン2形成後のベース基板1における配線パターン2形
成面)と、配線基板裏面(配線パターン2形成面とは反
対面)における外部端子搭載用貫通孔3の銅箔露出部分
(外部端子ランド部分)に施される。
【0044】このとき、銅と金の界面には、厚さ5μm
程度のニッケル、および、厚さ0.4μm程度のパラジ
ウムメッキを介在させ、外部端子取り付け面に半田の外
部端子を取り付けた場合の銅と半田との相互拡散を防ぐ
ようにした。
【0045】上記メッキの方法としては、特に限定され
ず、無電解メッキ法でも電解メッキ法でも使用可能であ
るが、電解メッキ法では、メッキのための配線が必要と
なる。この配線は、最終的に得られる半導体装置の外部
に引き出される。このため、この配線は、最終的に切断
する必要が生じるが、この配線を切断した場合、配線の
切断面が露出することになる。そこで、本実施の形態で
は、無電解メッキ法を用いてメッキを行った。
【0046】上記配線基板において、半導体チップ搭載
領域に外部端子が配置される場合、上記配線パターン2
上には、半導体チップ搭載領域における配線パターン2
と半導体チップ11との絶縁性を確保するため、例え
ば、非導電性のフィルムシート(即ち、フィルム状の絶
縁シート)が貼り付けられる。尚、この場合、上記絶縁
シートの代わりに、液状のソルターレジスト等を塗布し
てもよい。
【0047】次に、このようにして形成された配線基板
を用いて、樹脂封止型の半導体装置を組み立てる方法に
ついて以下に説明する。先ず、上記配線基板における半
導体チップ搭載領域に、絶縁性のダイボンドペーストを
塗布し、半導体チップ11を搭載する。その後、ダイボ
ンドキュアを行い、半導体チップ11を固定する(半導
体チップ固定工程)。
【0048】尚、上記半導体チップ11を上記配線基板
上に固定する方法としては、ダイボンドペーストを用い
る方法以外にも、上記配線基板における半導体チップ1
1搭載領域に貼り付けた絶縁シートに対して接着性を有
する接着材料を用いて接着固定する方法が挙げられる。
また、半導体チップ11裏面に接着剤を塗布し、該接着
剤を用いて半導体チップ11を上記配線基板上に接着固
定することもできる。
【0049】次に、半導体チップ11の回路上に形成さ
れた、出力端子としての第1パッド12と、上記配線基
板上に形成された第2パッド5とを、金等の金属細線か
らなるワイヤ6(金属細線)により、ワイヤボンディン
グにて接続する(ワイヤボンディング工程)。該ワイヤ
ボンディングに際しては、1つの外部端子に接続された
複数の第2パッド5…の中で、ワイヤボンディング時に
おけるワイヤ長さやワイヤ角度が最も良好な第2パッド
5を選択することで、ワイヤボンディングを実施し易く
することができ、また、樹脂封止工程等で発生するワイ
ヤ6の変形に伴うワイヤ6同士の接触を防止することが
できる。
【0050】そして、ワイヤボンディング後、上記配線
基板における半導体チップ11搭載面を、これら半導体
チップ11並びにワイヤ6等を覆う形で樹脂封止を行
い、半導体チップ11表面並びにワイヤボンディング面
を保護する(樹脂封止工程)。
【0051】次に、上記配線基板裏面側における外部端
子搭載用貫通孔3に、例えばボール状の半田をフラック
スを介在させながら配置し、リフローにより固着させる
ことで、上記配線基板裏面側に、半田を用いたボール状
の導通用突起8(半田ボール)を外部端子として形成し
た。尚、上記導通用突起8としては、上述した半田ボー
ルのように、半田を主成分とするものであってもよく、
銅等の金属を核としてその上に半田をコーティングした
ものであってもよい。
【0052】次に、この配線基板を、半導体装置の外形
サイズに合わせて切断、個片化することにより、樹脂封
止型の半導体装置を作成した。尚、上記半導体装置と外
部回路との接続は、リフロー炉で上記導通用突起8を溶
融し、半田の表面張力や粘度特性をコントロールしなが
ら行われる。
【0053】尚、本実施の形態では、上述したように、
各々の配線2aに対し、第2パッド5…がランドパター
ン4外に1つ、並びに、ランドパターン4内に複数形成
されている例について説明したが、本発明の目的を達成
するための構成としては、これに限定されるものではな
く、例えば、半導体装置の外形サイズの顕著な増大を招
かない範囲内で、ランドパターン4外にも、複数の第2
チップ5が設けられていてもよく、ランドパターン4外
には、第2チップ5が設けられていない構成としてもよ
い。
【0054】つまり、上記第2チップ5は、各配線2a
毎に複数設けられていると共に、そのうち少なくとも1
つ、好ましくはその大半あるいは全部が、上記ランドパ
ターン4を構成するランド4a・4a間に形成されてい
れば、ワイヤボンディングの自由度を高め、各配線2a
と半導体チップ11とをワイヤボンディングにより電気
的に接続するための第2チップ5…を、フレキシブルに
変更することができる。しかも、上記第2チップ5…を
上記ランドパターン4を構成するランド4a・4a間に
設けることで、パッケージサイズの増大を招来すること
なく、第2チップ5の数を増加することができ、しか
も、ワイヤボンディング時においてワイヤ6同士が接触
しやすい部分の配線2aのレイアウトを容易に変更する
ことができ、ワイヤ6同士の接触等のトラブルの発生を
防止することができる。
【0055】つまり、外部端子搭載用貫通孔を覆うラン
ドパターンが設けられた従来のBGAタイプの樹脂封止
型半導体装置のパッケージでは、配線パターンと半導体
チップとの電気的導通を確保するための金属細線接続用
パッドは、各配線(外部回路に接続するための外部端子
に接続された各配線)毎に1箇所のみ設けられていた。
このため、ワイヤの配置の自由度は金属細線接続用パッ
ドの長さ分しかなかった。
【0056】しかしながら、本実施の形態では、図1に
示すように、配線パターン2と半導体チップ11との電
気的導通を確保するための金属細線接続用パッドである
第2パッド5を、各配線2a(外部回路に接続するため
の外部端子に接続される各配線2a)に対し、複数、つ
まり、2箇所以上配置していることで、ワイヤ6の配置
の自由度が従来よりも高い構成となっている。
【0057】尚、図1に示す配線基板では、各配線2a
に対し、最外周のランド4aの外側に1箇所、各ランド
4a・4a間に1箇所づつ2つ、計3箇所、第2パッド
5を配置すると共に、ランドパターン4の外周に設けら
れた第2パッド5…は、ランドパターン4の外周の一
端、具体的には、ランドパターン4における半導体チッ
プ11側とは反対側の外周部分に設けられている構成と
したが、図3に示すように、ランドパターン4と半導体
チップ11との間、即ち、該ランドパターン4を構成す
るランド4a…における半導体チップ11側端縁列のラ
ンド4a…と半導体チップ11との間に第2パッド5…
が設けられている構成としてもよい。ランドパターン4
外に第2チップ5を配置する場合の該第2チップ5の位
置は、半導体装置の外形サイズの顕著な増大を招かない
範囲内で適宜設定すればよい。
【0058】このようにランドパターン4外にも、第2
チップ5を形成することで、ワイヤボンディングの自由
度をさらに高め、ワイヤボンディング時においてワイヤ
6同士が接触しやすい部分の配線2aのレイアウトをよ
り容易に変更することができる。そして、この場合、図
3に示すように、ランドパターン4と半導体チップ11
との間に第2チップ5を形成することで、ワイヤ角度等
にもよるが、該第2チップ5を用いてワイヤボンディン
グ可能な場合には、該ワイヤボンディングに用いるワイ
ヤ6の長さを短く形成することができる。
【0059】尚、図3に示す半導体基板では、ランドパ
ターン4を構成するランド4a…における半導体チップ
11側端縁列のランド4a…と半導体チップ11との間
に設けられた第2チップ5…と、半導体チップ11の第
1パッド12…とが各々ワイヤボンディングされた例を
示しているが、各配線2aにおける第2パッド5と半導
体チップ11における第1パッド12とのワイヤボンデ
ィングは、上述したように、ワイヤ6・6同士の接触の
危険性が低くなるように、各配線2aに設けられた第2
パッド5…の中から、自由に選択すればよく、図3に記
載の接続に限定されない。
【0060】以上のように、本実施の形態にかかる配線
基板および半導体装置は、例えば外部端子数が多く、半
導体装置の外形サイズ(パッケージサイズ)に対して半
導体チップサイズが小さい場合でも、半導体チップ11
と配線基板に設けられた各配線2aとをワイヤボンディ
ングする際のワイヤ6同士の接触を回避することができ
る。また、上記の構成によれば、配線パターン2とは別
に専用の中継基板等を形成する必要もなく、安価な構成
とすることができる。従って、本実施の形態によれば、
安価で歩留りの高い配線基板および半導体装置を実現す
ることができる。また、本実施の形態にかかる上記の配
線基板は、半導体装置の外形サイズに対し、半導体チッ
プサイズが小さい場合に、より有効となるものである。
上記の配線基板を備えた半導体装置は、BGAタイプの
樹脂封止型半導体装置として好適に用いることができ
る。
【0061】さらに本実施の形態によれば、第2パッド
5を複数設けることにより、半導体チップ11の回路上
に形成された第1パッド12と第2パッド5との配線方
法に自由度が増す。このため、例えば、図4(a)に示
すように、n列目の配線2aを配線2an 、n+1列目
の配線2aを配線2an+1 とし、配線2aに電気的に接
続されるn列目の第1パッド12を第1パッド12n
n+1列目の第1パッド12を第1パッド12n+1 とす
ると、図4(b)に示すように、ワイヤ6同士が接触す
ることなく、第1パッド12n を、配線2an+1 の第2
パッド5とワイヤボンディングし、第1パッド12n+1
を配線2an の第2パッド5とワイヤボンディングする
ことが可能となる。
【0062】従って、このように、第1パッド12…と
配線2a…の第2パッド5…のワイヤボンディングに際
し、第1パッド12と接続すべき配線2a同士を入れ替
えることで、ワイヤ6同士が接触することなく、外部端
子から半導体チップ11に入力される信号の順番を入れ
替えることが可能となる。
【0063】〔実施の形態2〕本発明の他の実施の形態
について、図5ないし図7(a)・(b)に基づいて、
図1および図2を参照して説明すれば、以下の通りであ
る。尚、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示
した構成要素と同一の機能を有する構成要素について
は、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0064】本実施の形態にかかる半導体装置は、図5
および図6に示すように、ランド4a・4a間に配置さ
れる第2パッド5と半導体チップ11の回路上に形成さ
れた第1パッド12との接続を行い易くするために、配
線パターン2と半導体チップ11との間、即ち、ランド
パターン4を構成するランド4a…における半導体チッ
プ11側端縁列のランド4a…と半導体チップ11との
間に、上記第2パッド5と第1パッド12とをワイヤボ
ンディングにより電気的に接続するための中継用の配線
23a…からなる配線パターン23が設けられた配線基
板を備えている。
【0065】これにより、上記半導体装置は、前記実施
の形態1における図1に示すようにランド4a・4a間
に、該ランド4a・4aとは異なるランド4aにおける
外部端子と半導体チップ11とを接続する配線2aを複
数設けることが、困難な場合でも、各配線2aと半導体
チップ11とのワイヤボンディングに必要なワイヤ長を
短くし、ワイヤ6・6間の接触を防止することが可能と
なる。
【0066】次に、本実施の形態にかかる配線基板の製
造方法について図5を用いて以下に説明する。尚、本実
施の形態においても、ベース基板1(図2参照)、配線
パターン2、ワイヤ6、透光性樹脂7、導通用突起8等
には、実施の形態1と同様の材料を用いるものとし、各
構成要素の形成方法についても、特に言及しない限り、
実施の形態1と同様の方法を採用するものとする。ま
た、本実施の形態では、各配線パターンを1層のメタル
で形成することから、中継用配線パターン23は、配線
パターン2と同様の材料を用いている。
【0067】先ず、ベース基板1(図2参照)に、外部
端子搭載用貫通孔3…を、予めエリアアレイ状に穿孔す
ることにより、該ベース基板1上に形成される配線パタ
ーン2からベース基板1の裏面に通じる導通路を予め形
成する。次に、上記ベース基板1上に、実施の形態1と
同様に銅箔をラミネートし、上記外部端子搭載用貫通孔
3の位置に合わせて配線パターン2を形成すると共に、
該配線パターン2と半導体チップ11搭載領域との位置
関係に応じて中継用配線パターン23における中継用パ
ッド21…・22…を形成する。
【0068】図5に示す半導体装置の配線基板では、外
部端子ピッチ(外部端子搭載用貫通孔3の中心から該外
部端子搭載用貫通孔3と隣り合う外部端子搭載用貫通孔
3の中心までの距離)が0.5mm、外部端子搭載用貫
通孔3の孔径(φ)が0.2mm、外部端子搭載用貫通
孔3の縁から、該外部端子搭載用貫通孔3を覆うランド
4aの縁(端)までの距離が90μm、配線2aのライ
ン幅が40μm、配線2a・2a間のスペースが40μ
mとなるように設計している。このため、上記ランド4
a・4a間に、配線2aは、1本しか配置することがで
きない。
【0069】尚、上記の設計値は配線基板製造メーカー
の製造技術力、外部端子数(信号端子数)、パッケージ
サイズ等の種々の条件に応じて適宜設定されるものであ
り、上記の値によって何ら限定されるものではない。し
かしながら、何れにしても、ランド4a・4a間に配置
可能な配線2aの本数には制限がある。そこで、ここで
は、特に、各構成要素の設計上、前記実施の形態1に示
す配線パターン構造を形成することができない場合、例
えば、上述したように、上記ランド4a・4a間に、配
線2aが1本しか配置することができない場合でも、前
記従来の問題点を解決し、本発明の目的を達成すること
ができる配線基板構造について説明する。
【0070】図5に示す半導体装置の配線基板では、上
記の配線ルールのため、外部端子間、即ち、ランド4a
・4a間に1本の配線2aしか配置することができな
い。従って、外部端子の配列(ランド4a…からなるラ
ンド列)が3列以上になる場合、全ての外部端子に対応
した第2パッド5を、ランドパターン4の外側に、一列
に配列することは不可能となる。
【0071】そこで、図5に示す配線基板では、各々の
外部端子に接続された第2パッド5を、半導体チップ1
1の第1パッド12…の配列方向に沿って並ぶランド4
a…・4a…間に一列(配列パターン2側から半導体チ
ップ11の第1パッド12側へ延びる方向には複数列)
に並ぶように配置している。
【0072】そして、上記ランドパターン4(ランド4
a…群)と上記半導体チップ11の搭載領域との間に、
中継用配線パターン23を形成する中継用パッド21…
・22…を設けている。上記中継用配線パターン23
は、該中継用配線パターン23を構成する各配線23a
が、両端にワイヤボンディング可能な中継用パッド21
・22を有し、一方の中継用パッド21は、各外部端子
搭載用貫通孔3を覆っているランド4aと接続している
第2パッド5に対してワイヤボンディングにより結線可
能なように設け、他方の中継用パッド22は、半導体チ
ップ11に近い部分に設け、半導体チップ11に対して
ワイヤボンディングにより結線可能なように設けられ
る。
【0073】図5に示す配線基板を備えた本実施の形態
にかかる半導体装置では、中継用配線パターン23の両
端に設ける上記中継用パッド21・22を150μm角
の正方形パッドとし、上記中継用パッド21と中継用パ
ッド22とを接続する各配線23aのライン幅を40μ
mとなるように設計した。尚、上記で言及したサイズ以
外の材料構成は、実施の形態1において説明した材料構
成並びに設計サイズを用いた。
【0074】尚、上記の説明では、ランド4a・4a間
には配線2aが1本しか配置することができないものと
し、各配線2a毎に中継用配線パターン23aが形成さ
れる構成としたが、上記中継用配線パターン23は、半
導体チップ11から遠い部分に位置する第2パッド5…
(半導体チップ11と直接接続するとワイヤ長が長くな
る位置に形成された第2パッド5…)に対して少なくと
も形成すればよく、半導体チップ11と接続される全て
の第2パッド5に対して設けても構わない。
【0075】本実施の形態では、このように、外部端子
間がファインピッチになり、ランド4a・4a間に1本
しか配線2aを設けることができない場合でも、中継用
配線パターン23に設けられたワイヤボンディング可能
な中継用パッド21…・22…から、ランド4a…を越
えて第2パッド5…ヘワイヤ6…を配線することで電気
的な接続を得ることができる。
【0076】また、上記の配線基板を用いて半導体装置
を組み立てる方法は、ワイヤボンディング工程を除き、
前記実施の形態1において説明した方法にしたがって実
施する。このため、以下の説明では、ワイヤボンディン
グ工程についてのみ説明し、それ以外の工程についての
説明は省略する。
【0077】図5に示す配線基板を備えた半導体装置
は、ランドパターン4と半導体チップ11との間におけ
る半導体チップ11の近傍まで中継用配線パターン23
を配置しているため、このような半導体装置の製造にお
ける半導体チップ11と配線基板との間でのワイヤボン
ディングは、一旦、半導体チップ11と、中継用配線パ
ターン23における半導体チップ11側の中継用パッド
22とをワイヤボンディングし、さらに、上記中継用配
線パターン23におけるランドパターン4側の中継用パ
ッド21と、外部端子に接続している第2パッド5とを
ワイヤボンディングすることにより行われる。このよう
にして2回のワイヤボンディングにより、半導体チップ
11と各ランド4aにおける外部端子との導通を確保す
ることで、本実施の形態にかかる半導体装置を作成す
る。
【0078】本実施の形態によれば、例えば外部端子数
が多く、半導体チップ11が半導体装置の外形サイズ
(パッケージサイズ)に対して非常に小さい場合や、外
部端子間ピッチが狭く、第2パッド5…の配置に自由度
がない場合、全ての配線パターンを1層のメタルで形成
する場合等においても、半導体チップ11と配線基板に
設けられた各配線2aとをワイヤボンディングする際
に、ワイヤ6を短く形成することができ、ワイヤ6同士
の接触を回避することができる。
【0079】また、従来は、金属細線接続用電極パッド
数が多い場合、該金属細線接続用電極パッドを1列に配
列すると、得られる半導体装置の外形サイズが大きくな
り、金属細線接続用電極パッドを2列に配列すると、こ
れら金属細線接続用電極パッド間のピッチが狭くなり、
ワイヤ同士の接触等の問題が生じていたが、上記の構成
を有する配線基板を用いれば、隣接するランド4a・4
a間に配線2aを複数配置することなく、半導体チップ
11と外部端子との導通を確保し、ワイヤ6同士の接触
を回避することができるので、歩留りの高い配線基板お
よび半導体装置を実現することができる。
【0080】さらに、本実施の形態では、配線パターン
2および中継用配線パターン23を1層のメタルで形成
することができることから、上記構成を有する配線基板
および半導体装置を安価に製造することができる。
【0081】以上のように、本実施の形態にかかる配線
基板を備えた半導体装置もまた、BGA構造の樹脂封止
型半導体装置として好適であり、上記配線基板は、半導
体装置の外形サイズに対し、半導体チップサイズが小さ
い場合に、より有効となるものである。
【0082】尚、本実施の形態では、上記第2パッド5
の形状を正方形としたが、図7(a)に示すように長方
形、あるいは、正方形、長方形以外の四角形としてもよ
く、図7(b)に示すように、第2パッド5の形状を5
角形(一端に突起を有する形状)とし、各々の第2パッ
ド5…を交互に180度回転して並列に配置してもよ
い。上記のように第2パッド5…を形成することによ
り、同じ占有領域を占める第2パッド5…と比較して、
第2パッド5の幅、即ち、第1パッド12…と平行な方
向における第2パッド5のサイズを実質的に広げること
ができ、外形サイズの増大やワイヤ6同士の接触等の間
題をより一層回避することができる。また、前記実施の
形態1でも、上記第2パッド5…、特に、ランドパター
ン4外に配した第2パッド5…を図7(b)に示す形状
とすることで、外形サイズの増大やワイヤ6同士の接触
等の間題をより一層回避することができる。
【0083】
【発明の効果】本発明の請求項1記載の配線基板は、以
上のように、半導体チップ搭載面側の表面に、外部端子
搭載用の貫通孔を覆うランドが各配線毎に設けられた配
線パターンを備え、各配線と半導体チップとをワイヤボ
ンディングにより電気的に接続するための電極端子が、
各配線毎に複数形成されていると共にそのうち少なくと
も1つは、上記ランド間に形成されている構成である。
【0084】上記の構成によれば、例えば外部端子数が
多く、半導体装置の外形サイズ(パッケージサイズ)に
対して半導体チップサイズが小さい場合でも、半導体チ
ップと配線基板に設けられた各配線とをワイヤボンディ
ングする際のワイヤ同士の接触を回避することができ
る。また、上記の構成によれば、配線パターンとは別に
専用の中継基板等を形成する必要もなく、安価な構成と
することができる。従って、上記の構成によれば、安価
で歩留りの高い半導体装置を実現することができる配線
基板を提供することができるという効果を奏する。
【0085】本発明の請求項2記載の配線基板は、以上
のように、半導体チップ搭載面側の表面に、外部端子搭
載用の貫通孔を覆うランドが各配線毎に設けられた配線
パターンを備え、各配線と半導体チップとをワイヤボン
ディングにより電気的に接続するための電極端子が、上
記ランド間に形成されると共に、上記電極端子と半導体
チップとをワイヤボンディングにより電気的に接続する
ための中継用の配線が、上記配線パターンと上記半導体
チップ搭載領域との間に設けられている構成である。
【0086】上記の構成によれば、例えば外部端子数が
多く、半導体チップが半導体装置の外形サイズ(パッケ
ージサイズ)に対して非常に小さい場合や、外部端子間
ピッチが狭く、上記電極端子の配置に自由度がない場
合、あるいは、全ての配線パターンを1層のメタルで形
成する場合等においても、半導体チップと各配線とをワ
イヤボンディングする際に、該ワイヤボンディングに用
いられるワイヤを短く形成することができ、ワイヤ同士
の接触を回避することができる。従って、上記の構成に
よれば、安価で歩留りの高い半導体装置を実現すること
ができる配線基板を提供することができるという効果を
奏する。
【0087】本発明の請求項3記載の半導体装置は、上
記の目的を達成するために、請求項1または2記載の配
線基板を備えていることを特徴としている。
【0088】上記の構成によれば、該半導体装置が上記
の配線基板を備えていることで、半導体チップがパッケ
ージサイズに比べて小さい場合でも、ワイヤ長さを短縮
し、ワイヤ同士の接触を回避することができる安価で歩
留りの高い半導体装置を提供することができるという効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態にかかる半導体装置にお
ける配線基板の配線パターンを模式的に示す図である。
【図2】図1に示す半導体装置のA−A線矢視断面図で
ある。
【図3】図1に示す半導体装置における配線基板の配線
パターンの他の例を模式的に示す図である。
【図4】(a)・(b)は、第1パッドと第2パッドと
のワイヤボンディングに際し、接続すべき配線を入れ替
えることにより外部端子から半導体チップに入力される
信号の順番の入れ替えを行うことを説明する図である。
【図5】本発明の他の実施の形態にかかる半導体装置に
おける配線基板の配線パターンを模式的に示す図であ
る。
【図6】図5に示す半導体装置のB−B線矢視断面図で
ある。
【図7】(a)および(b)は、図1または図5に示す
配線パターンの一部に設けられた第2パッドの形状を変
更した場合の配置例である。
【図8】(a)はBAGタイプでかつワイヤを用いたタ
イプの従来の半導体装置における配線パターンを模式的
に示す図であり、(b)は、(a)に示す半導体装置の
C−C線矢視断面図である。
【図9】従来の他の配線パターンを示す基板平面図であ
る。
【図10】中継回路を有する従来のセラミックパッケー
ジの概略構成図である。
【符号の説明】
1 ベース基板 2 配線パターン 2a 配線 3 外部端子搭載用貫通孔 4 ランドパターン 4a ランド 5 第2パッド(電極端子) 6 ワイヤ 8 導通用突起(外部端子) 11 半導体チップ 12 第1パッド 21 中継用パッド 22 中継用パッド 23 中継用配線パターン 23a 配線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体チップ搭載面側の表面に、外部端子
    搭載用の貫通孔を覆うランドが各配線毎に設けられた配
    線パターンを備え、各配線と半導体チップとをワイヤボ
    ンディングにより電気的に接続するための電極端子が、
    各配線毎に複数形成されていると共にそのうち少なくと
    も1つは上記ランド間に形成されていることを特徴とす
    る配線基板。
  2. 【請求項2】半導体チップ搭載面側の表面に、外部端子
    搭載用の貫通孔を覆うランドが各配線毎に設けられた配
    線パターンを備え、各配線と半導体チップとをワイヤボ
    ンディングにより電気的に接続するための電極端子が、
    上記ランド間に形成されると共に、上記電極端子と半導
    体チップとをワイヤボンディングにより電気的に接続す
    るための中継用の配線が、上記配線パターンと上記半導
    体チップ搭載領域との間に設けられていることを特徴と
    する配線基板。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の配線基板を備えて
    いることを特徴とする半導体装置。
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