JP2003124434A - チップ間にスペーサが挿入されたマルチチップパッケージ及びその製造方法 - Google Patents
チップ間にスペーサが挿入されたマルチチップパッケージ及びその製造方法Info
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Abstract
させ、下部チップと基板とのワイヤーボンディングを可
能にするマルチチップパッケージ及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】本発明によるマルチチップパッケージは、
上面及び下面を有する基板と、基板の上面に取り付けら
れ、活性面を有する第1チップと、第1チップの活性面
上に実装されるスペーサと、活性面及び裏面を有し、裏
面がスペーサ上に実装される第2チップと、第1チップ
の活性面に取り付けられる第1チップパッドと、第2チ
ップの活性面に取り付けられる第2チップパッドと、基
板に第1及び第2チップを電気的に連結する第1及び第
2ボンディングワイヤと、第1チップと第2チップ並び
に第1及び第2ボンディングワイヤを封止しながら、ス
ペーサの末端を露出させるパッケージ胴体と、基板の下
面に取り付けられた外部接続端子と、を備えることを特
徴とする。また、本発明によれば、上述のマルチチップ
パッケージの製造方法が提供される。
Description
し、より詳細には、複数の半導体チップを備えて1つの
単位パッケージに構成されるマルチチップパッケージ及
びその製造方法に関する。
に応じて、電子機器がより一層小型軽量化及び多機能化
されている。マルチチップパッケージング技術は、この
ような趨勢によって開発されたパッケージ組立技術の1
つであって、同一または異種の半導体チップを1つの単
位パッケージに具現する技術である。マルチチップパッ
ケージング技術は、それぞれの半導体チップをパッケー
ジに具現することに比べて、大きさや重さ及び実装面積
において有利であり、特に小型軽量化が要求されるノー
トパソコンや携帯用電話機等で多用されている。
ケージ内に構成する方法には、半導体チップを積層させ
る方法と、並列に配置させる方法とがある。前者の場
合、半導体素子を積層させる構造であるから、工程が複
雑であり、限定された厚さで安定した工程を確保し難い
という短所があり、後者の場合、平面上に2つの半導体
チップを配列させる構造であるから、サイズ減少による
小型化の長所を得ることが難しい。通常、小型軽量化が
必要なパッケージに適用される形態として、半導体チッ
プを積層させる方法が多く採用されている。このような
形態のマルチチップパッケージの例を紹介する。
ケージの一例を示す断面図である。図1に示すような従
来のマルチチップパッケージ110は、第1チップ11
1が基板121上に接着剤135で取り付けられ、第1
チップ111上に第2チップ113が接着剤137で取
り付けられた構造である。第1及び第2チップ111、
113の活性面111a、113aは、上向きになる。
第1チップ111の裏面111bは、基板121上に実
装され、第2チップ113の裏面113bは、第1チッ
プ111の活性面上に実装される。第1チップ111の
チップパッド112と第2チップ113のチップパッド
114が基板ボンディングパッド123にボンディング
ワイヤ141、143でワイヤーボンディングされ、電
気的な連結をなす。基板121上部を覆うように、エポ
キシ成形樹脂のようなプラスチック樹脂封止材で形成さ
れたパッケージ胴体151は、内部構成部品を外部環境
から保護する。外部との電気的な連結のための外部接続
端子として、基板121のランドパッド125には、は
んだボール161が取り付けられる。
は、前述のように、複数の半導体チップを1つのパッケ
ージに構成して、パッケージの高性能化を具現でき、高
性能及び高集積の半導体チップを設計する時間と費用を
節減でき、それぞれの半導体チップをパッケージに製造
することに比べて、組立原材料を節減できるから、価格
面でも有利である利点を有する。さらに、外部接続端子
の面配列が可能で、多ピン化に対応できる。
チチップパッケージは、パッケージ構造上、多くの制約
を有する。チップサイズとチップパッド位置との関係に
おける制約がある。ワイヤーボンディングにおいて、ワ
イヤーボンディングに使われるボンディングワイヤのワ
イヤーループ空間の確保が必要なので、上層へ行くほど
半導体チップの大きさは小さくならなければならない。
下層の半導体チップが上層の半導体チップより小さい場
合、チップパッドが開放されず、ワイヤーボンディング
が不可能になる。
組立できず、それぞれのマルチチップパッケージに対し
て個別的に単位組立工程を経らなければならない。した
がって、量産性が良くない。
または類似のサイズの半導体チップを積層させ、下部チ
ップと基板とのワイヤーボンディングを可能にするマル
チチップパッケージ及びその製造方法を提供することに
ある。また、本発明の他の目的は、単位組立工程をスト
リップ単位で進行して、一度に複数のパッケージを得る
ことができるマルチチップパッケージの製造方法を提供
することにある。
に、本発明によるマルチチップパッケージは、上面及び
下面を有する基板と、基板の上面に取り付けられ、活性
面を有する第1チップと、第1チップの活性面上に実装
されるスペーサと、活性面及び裏面を有し、裏面がスペ
ーサ上に実装される第2チップと、第1チップの活性面
に取り付けられる第1チップパッドと、第2チップの活
性面に取り付けられる第2チップパッドと、基板に第1
及び第2チップを電気的に連結する第1及び第2ボンデ
ィングワイヤと、第1チップと第2チップ並びに第1及
び第2ボンディングワイヤを封止しながら、スペーサの
末端を露出させるパッケージ胴体と、基板の下面に取り
付けられた外部接続端子と、を備えることを特徴とす
る。また、本発明によるマルチチップパッケージの製造
方法は、(a)チップ実装領域を有する複数のパッケー
ジ領域がマトリクス配列されており、各チップ実装領域
の周辺にボンディングパッドが形成された基板ストリッ
プを用意する段階と、(b)各チップ実装領域に第1チ
ップを取り付ける段階と、(c)第1チップとそれに対
応する基板ストリップのボンディングパッドを導電性金
属線で連結させる1次ワイヤーボンディング段階と、
(d)基板のパッケージ領域における行及び列のいずれ
か1つに対応するバー形態のスペーサが複数個形成され
たスペーサストリップを第1チップに取り付ける段階
と、(e)スペーサ上に第2チップを取り付ける段階
と、(f)第2チップとそれに対応する基板ストリップ
のボンディングパッドを導電性金属線で連結させる2次
ワイヤーボンディング段階と、(g)第1チップと第2
チップ及び導電性金属線並びにそれらの接合部分が封止
されるようにして、複数のパッケージ領域を一度に封止
するモルディング段階と、(h)基板ストリップの下面
に、ボンディングパッドに電気的に連結される外部接続
端子を取り付ける段階と、(i)複数のパッケージ組立
体を有する基板ストリップを、それぞれの単位マルチチ
ップパッケージに分離させる段階と、を含むことを特徴
とするマルチチップパッケージの製造方法。
側に取り付けることが望ましいし、第1チップは、対向
する両端部にチップパッドが形成されたエッジパッドタ
イプとし、両端部のチップパッド間をスペーサが横切っ
て取り付けられるようにすることが望ましい。そして、
第1チップと第2チップは、いずれもエッジパッドタイ
プとし、ボンディングワイヤーのワイヤーループの長さ
が短くなるようにする。本発明のマルチチップパッケー
ジでは、第1チップと第2チップは、同じ半導体素子や
サイズが類似の半導体素子を採択する時、効果的であ
る。一方、スペーサストリップは、モルディングを考慮
して、ダウンセット(down−set)やアップセッ
ト(up−set)により形成し、その材質としては、
一般的なリードフレームの材質である銅合金やニッケル
合金などで形成することができ、又は、FR−4材質及
びシリコンなどが使われることができる。
明によるマルチチップパッケージ及びその製造方法を詳
細に説明する。図面全般において、同じ参照符号は、同
一構成要素を示す。図2は、本発明によるマルチチップ
パッケージを示す底面斜視図であり、図3は、図2の3
−3線に沿う断面図であり、図4は、図2の4−4線に
沿う断面図である。図2乃至図4を参照すれば、本発明
によるマルチチップパッケージ10は、基板21上に実
装された第1チップ11と、第1チップ11の上面11
aに取り付けられたスペーサ31と、スペーサ31上に
実装された第2チップ13を含む構造である。第1チッ
プ11と第2チップ13のチップパッド12、14は、
各々それに対応する基板21のボンディングパッド22
とワイヤーボンディングにより電気的に連結され、第1
チップ11のチップパッド12と基板21のボンディン
グパッド22とを連結するボンディングワイヤー41、
43のワイヤーループ高さの確保は、第1チップ11と
第2チップ13間のスペーサ31によりなされる。
形態の半導体チップであって、対向する両端部にチップ
パッド12、14が形成されたエッジパッドタイプチッ
プである。第1及び第2チップ11、13の活性面11
a、13aは、上向きになる。第1チップ11の裏面1
1bは、基板21と対向するように実装され、第2チッ
プ13の裏面13bは、第1チップ11の活性面と対向
するように実装される。スペーサ31は、第1チップ1
1の活性面を横切るように取り付けられており、対向す
る両端部のチップパッド12間に位置する。第1チップ
11と第2チップ13及びボンディングワイヤー41、
43並びにそれらの接合部分は、パッケージ胴体51に
より封止され、スペーサ31の末端31aがパッケージ
胴体51から露出される。基板21のランドパッド25
には、はんだボールのような外部接続端子61が取り付
けられ、この外部接続端子61は、図示しない回路配線
を介して基板21のボンディングパッド23に連結され
ることによって、第1チップ11と第2チップ13に電
気的に連結される。第1チップ11の取付には、銀−エ
ポキシのような接着剤31などが使われることができ
る。そして、基板21としては、テープ配線基板や印刷
回路基板などが使われることができる。
ジ構造は、同一または類似のサイズの異種または同種の
半導体チップを積層して、マルチチップパッケージを具
現することが可能である。スペーサにより、下部に位置
した第1チップとのワイヤーボンディングが可能になる
からである。また、このようなマルチチップパッケージ
は、単純化したパッケージ組立工程により製造できる。
以下で、製造方法を説明する。
ージの製造工程において、基板に半導体チップが取り付
けられる過程を示す斜視図であり、図6は、図5のA部
分を拡大した斜視図である。
装領域27を有する複数のパッケージ領域28が設けら
れた基板ストリップ20の各チップ実装領域27に第1
チップ11を取り付ける段階が進行される。基板ストリ
ップ20は、パッケージ領域28がマトリックス配列を
もってグループ化されて形成される。例えば、ここで
は、4×4配列を1つのグループとして4つのグループ
で構成されていおり、各グループは、スロット29によ
り区分される。各パッケージ領域28には、チップ実装
領域27にランドパッド25が形成されており、チップ
実装領域の周辺両側に基板21のボンディングパッド2
3が形成されており、ボンディングパッド23とランド
パッド25は、回路配線24により連結されている。第
1チップ11は、対向する両端部にチップパッド12が
形成されたエッジパッドタイプチップである。チップ実
装領域27に銀−エポキシなどのような接着剤35を塗
布し、第1チップ11の裏面11bを取り付ける。この
ようなチップ取付工程は、全体的またはグループ別に一
度に進行されることができ、1つのチップ実装領域27
に第1チップ11を1つずつ取り付ける式で進行される
こともできる。
ージの製造工程の1次ワイヤーボンディングが進行され
た状態を示す斜視図である。図7を参照すれば、第1チ
ップ11の取付が基板ストリップ20全体にわたって完
了すれば、第1チップ11と基板21とを電気的に連結
させる1次ワイヤーボンディング段階が進行される。第
1チップ11のチップパッド12とそれに対応する基板
21の基板ボンディングパッド23とが金線のような導
電性金属線41で連結される。
ージ製造工程において、スペーサストリップが取り付け
られた状態を示す斜視図である。図8を参照すれば、第
1チップ11の列に対応して、複数の列を成すバー形態
のスペーサ31が形成されたスペーサストリップ30が
第1チップ11に取り付けられる段階が進行される。ス
ペーサストリップ30は、基板21に取り付けられた第
1チップ11のチップパッド12の列と同じ方向に第1
チップ11の列数に対応する数の列を成す。このスペー
サストリップ30が基板21に取り付けられた第1チッ
プ11の活性面において対向する両端部のチップパッド
12間を横切るように、第1チップ11のチップパッド
12内側に取り付けられる。スペーサストリップ30
は、一般的なリードフレーム材質である銅合金、ニッケ
ル合金などが使われることができ、FR−4またはシリ
コン材質などが使われることができる。
ージの製造工程において、第2チップが取り付けられた
状態を示す斜視図である。図9を参照すれば、スペーサ
31に第2チップ13が取り付けられる段階が進行され
る。第2チップ13は、第1チップ11と同じ半導体チ
ップである。つまり、第2チップ13は、その活性面1
3aの対向する両端部にチップパッド14が形成された
エッジパッドタイプである。第2チップ13の裏面13
bは、スペーサ31に取り付けられている。図9に示し
たように、第2チップ13は、スペーサ31の厚さによ
り第1チップ11から所定高さに位置し、導電性金属線
41と接触しない。第2チップの取付工程も第1チップ
と同様に全体的またはグループ別に一度に進行されるこ
とができ、1つずつ取り付ける式で進行されることもで
きる。
ケージの製造工程において、2次ワイヤーボンディング
が進行された状態を示す斜視図である。図11は、本発
明によるマルチチップパッケージの製造工程においてモ
ルディングが進行された状態を示す斜視図であり、図1
2は、本発明によるマルチチップパッケージの製造工程
において外部接続端子の取付が完了した状態を示す断面
図である。図10と図11を参照すれば、第2チップ1
3の付着が完了すれば、チップパッド14とそれに対応
する基板21のボンディングパッド23とが導電性金属
線でワイヤーボンディングされて電気的に連結される2
次ワイヤーボンディング段階が進行される。そして、2
次ワイヤーボンディングが完了すれば、基板ストリップ
に実装された第1チップ11と第2チップ13及び導電
性金属線41、43並びにそれらの接合部分が封止され
るようにして、複数のパッケージ領域が一度にモルディ
ングされる段階が進行される。モルディングによりエポ
キシ成形樹脂で形成されるパッケージ胴体51により、
第1チップ11と第2チップ13及び導電性金属線4
1、43並びにそれらの接合部分が封止されて、外部環
境から保護される。スペーサ31の一部もパッケージ胴
体51の内部に存在するようになる。封止段階は、スト
リップ全体的に、又はグループ別に一度に行われる。ダ
ムバー33は、モルディング過程でダムの役目をする。
すれば、基板ストリップ20の底面20bに、はんだボ
ールのような外部接続端子61が取り付けられる段階が
進行される。外部接続端子61は、基板21のランドパ
ッド25に取り付けられ、第1チップ11と第2チップ
13に電気的に連結される。
ケージ製造工程において単位マルチチップパッケージに
分離された状態を示す断面図である。図13を参照すれ
ば、外部接続端子61の取付が完了すれば、各パッケー
ジ領域別に切断が実施され、それぞれの単位マルチチッ
プパッケージ10に分離される段階が進行される。ダイ
アモンド切断刃またはレーザーなどでパッケージ領域別
に切断される。パッケージ胴体51外部のスペーサ部分
や基板部分も切断される。パッケージ胴体51からスペ
ーサ31の末端が露出される。
チチップパッケージ及びその製造方法によれば、同一ま
たは類似のサイズの半導体チップを、スペーサを介在し
て複数のチップが積層された形態で小型のマルチチップ
パッケージを具現できる。そして、マルチチップパッケ
ージの組立工程がストリップ状態で進行されて、一度に
単位工程が進行され、複数個のマルチチップパッケージ
を得ることができる。特に、スペーサがストリップ単位
で一度に複数のチップに取り付けられる。これにより、
生産性が向上する。
を示す断面図。
底面斜視図。
工程を示す斜視図。
工程を示す斜視図。
工程を示す斜視図。
工程を示す斜視図。
工程を示す斜視図。
造工程を示す斜視図。
造工程を示す斜視図。
造工程を示す斜視図。
造工程を示す斜視図。
Claims (22)
- 【請求項1】 上面及び下面を有する基板と、 前記基板の上面に取り付けられ、活性面を有する第1チ
ップと、 前記第1チップの活性面上に実装されるスペーサと、 活性面及び裏面を有する第2チップと、を備え、 第2チップの裏面が前記スペーサ上に実装されることを
特徴とするマルチチップパッケージ。 - 【請求項2】 前記第1チップの活性面に取り付けられ
る第1チップパッドと、 前記第2チップの活性面に取り付けられる第2チップパ
ッドと、 前記基板に前記第1及び第2チップを電気的に連結する
第1及び第2ボンディングワイヤと、 前記第1チップと前記第2チップ並びに前記第1及び第
2ボンディングワイヤを封止しながら、前記スペーサの
末端を露出させるパッケージ胴体と、 前記基板の下面に取り付けられた外部接続端子と、をさ
らに備えることを特徴とする請求項1に記載のマルチチ
ップパッケージ。 - 【請求項3】 前記第1ボンディングワイヤは、前記第
1チップの活性面及び前記基板に取り付けられること特
徴とする請求項2に記載のマルチチップパッケージ。 - 【請求項4】 前記第1チップは、その活性面の対向す
る両端部にチップパッドが形成されたエッジパッドタイ
プチップであることを特徴とする請求項1に記載のマル
チチップパッケージ。 - 【請求項5】 前記スペーサは、前記第1チップ上にお
いて対向するチップパッド間に実装されることを特徴と
する請求項4に記載のマルチチップパッケージ。 - 【請求項6】 前記スペーサは、銅合金及びニッケル合
金よりなる群から選ばれた材料を含むことを特徴とする
請求項1に記載のマルチチップパッケージ。 - 【請求項7】 前記スペーサは、FR−4又はシリコン
を含むことを特徴とする請求項1に記載のマルチチップ
パッケージ。 - 【請求項8】 前記第1チップと前記第2チップの活性
面は、同一方向に向くことを特徴とする請求項1に記載
のマルチチップパッケージ。 - 【請求項9】 前記第1チップと前記第2チップは、い
ずれもエッジパッドタイプであることを特徴とする請求
項1に記載のマルチチップパッケージ。 - 【請求項10】 前記第1チップと前記第2チップは、
同じパッドタイプであることを特徴とする請求項1に記
載のマルチチップパッケージ。 - 【請求項11】 前記基板は、テープ配線基板を含むこ
とを特徴とする請求項1に記載のマルチチップパッケー
ジ。 - 【請求項12】 前記基板は、印刷回路基板を含むこと
を特徴とする請求項1に記載のマルチチップパッケー
ジ。 - 【請求項13】 (a)チップ実装領域を有する複数の
パッケージ領域がマトリクス配列されており、各チップ
実装領域の周辺にボンディングパッドが形成された基板
ストリップを用意する段階と、 (b)各チップ実装領域に第1チップを取り付ける段階
と、 (c)前記第1チップとそれに対応する前記基板ストリ
ップのボンディングパッドを導電性金属線で連結させる
1次ワイヤーボンディング段階と、 (d)前記基板のパッケージ領域の行及び列のいずれか
1つに対応するバー形態のスペーサが複数個形成された
スペーサストリップを第1チップに取り付ける段階と、 (e)前記スペーサ上に第2チップを取り付ける段階
と、 (f)前記第2チップとそれに対応する前記基板ストリ
ップのボンディングパッドを導電性金属線で連結させる
2次ワイヤーボンディング段階と、 (g)前記第1チップと第2チップ及び導電性金属線並
びにそれらの接合部分が封止されるようにして、複数の
パッケージ領域を一度に封止するモルディング段階と、 (h)前記基板ストリップの下面に、前記ボンディング
パッドに電気的に連結される外部接続端子を取り付ける
段階と、 (i)複数のパッケージ組立体を有する基板ストリップ
を、それぞれの単位マルチチップパッケージに分離させ
る段階と、を含むことを特徴とするマルチチップパッケ
ージの製造方法。 - 【請求項14】 前記第1チップは、活性面の対向する
両端部にチップパッドが形成されたエッジパッドタイプ
であることを特徴とする請求項13に記載のマルチチッ
プパッケージの製造方法。 - 【請求項15】 前記スペーサストリップを取り付ける
段階は、前記第1チップの活性面の対向する両端部にス
ペーサを位置づける段階を含むことを特徴とする請求項
13に記載のマルチチップパッケージの製造方法。 - 【請求項16】 前記第1チップと前記第2チップは、
同じチップであることを特徴とする請求項13に記載の
マルチチップパッケージの製造方法。 - 【請求項17】 前記第1チップと前記第2チップの活
性面は、同一方向に向くことを特徴とする請求項13に
記載のマルチチップパッケージの製造方法。 - 【請求項18】 前記第1チップと前記第2チップは、
いずれもエッジパッドタイプであることを特徴とする請
求項13に記載のマルチチップパッケージの製造方法。 - 【請求項19】 前記スペーサストリップは、アップセ
ットにより形成されることを特徴とする請求項13に記
載のマルチチップパッケージの製造方法。 - 【請求項20】 前記スペーサストリップは、ダウンセ
ットにより形成されることを特徴とする請求項13に記
載のマルチチップパッケージの製造方法。 - 【請求項21】 前記基板は、テープ配線基板を含むこ
とを特徴とする請求項13に記載のマルチチップパッケ
ージの製造方法。 - 【請求項22】 前記基板は、印刷回路基板を含むこと
を特徴とする請求項13に記載のマルチチップパッケー
ジの製造方法。
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