JP2007088378A - 半導体モールドパッケージ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 LSI3を固着するリードフレーム1と、このリードフレーム1の両側に形成された複数本のインナーリードフレーム2,4と、このインナーリードフレーム2,4とLSI3をそれぞれ接続するワイヤ5とを備えた半導体モールドパッケージにおいて、複数本のインナーリードフレーム2、4の少なくとも一方の側のインナーリードフレームを伸ばし、ワイヤ5の長さを最短とする。
【選択図】 図1
Description
そこで、高周波LSIにおいてワイヤのインダクタ成分は波形劣化(回路の帯域劣化→Tr/Tf劣化,ジッタ劣化→波形劣化)の一因となるため、高周波の端子に対しては極力ワイヤを短くする必要があるが、従来、ワイヤを短くしてワイヤの最短化を図り、インダクタ成分を削除するものがある(例えば、特許文献1〜3参照)。
また、高周波のアナログチップには、1チップ内でもワイヤを短くして、インダクタ成分を削除する端子、逆にインダクタ成分を利用するために、ワイヤ長を長くする端子が両立してくるが、これに対応するためにそれぞれの端子に対して適宜ワイヤ長が調整可能なリードフレームが必要となってくるが、このために金属部を用いて半導体チップから打つワイヤボンディング位置を大きくしてワイヤ長を調整しているものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、更なる高周波成分をモールドパッケージで対応するためには、高周波成分においてロスとなるワイヤが課題となってくる。そのため、ワイヤを削除したモールドパッケージが求められる(例えば、特許文献1参照)。
また、ワイヤ長の適宜調整に際しては、上記特許文献1の場合には、金属部を用いることにより、半導体チップから打つワイヤボンディング位置を大きくして、ワイヤ長を調整可能としており、リードフレームとリードを一体化に追加で金属部を追加して、ワイヤの着地点を広げているため、1つのノード(グランドシグナル)にしか対応できないと言う問題点があった。
また、パッケージの汎用性に関して、上記特許文献5の場合には、サイズの異なるチップでも同一のリードフレームで実装可能なように各リード上に数点の内部接触端子ランドを配置している。つまり、複数のチップに対して外周ノードのパット配置が同一としている。さらに、複数のチップサイズに対応可能となるが、各リード上に複数のランドを配置しなければならず、裏面パターンが複数の導体リードのように複雑になってしまう問題点があった。
また、ワイヤの削除に関して、更なる高周波成分をモールドパッケージで対応するためには、高周波成分においてロスとなるワイヤが課題となってくるため、ワイヤを削除したモールドパッケージが求められ、上記特許文献1の場合には、チップ・ダイパット間のワイヤだけとなり、トータルのワイヤが短くなるという問題点があった。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による半導体モールドパッケージを示すもので、パッケージ表面(Top View)からみたリードフレーム,ワイヤおよび実装LSIの配置図である。
図1において、1はリードフレーム、2はインナーリードフレーム、3はLSI(半導体チップ)、4はLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードフレーム2,4を接続するワイヤである。LSI3を一方のパッケージ端の側に配置すると(図1の左側)、左側のリードフレーム1とは、距離間が短くなるのでワイヤ5の長さも短くなる。それに対して、対極にあるインナーリードフレーム4(図1の右側)は、リードフレーム1をチップ端まで引き伸ばすことにより、LSI3とフレーム間の距離を縮め、ワイヤ5の長さを短くしている。
図1がLSIをリードフレームの一方の端に配置しているのに対し、図2は、LSIを中央に配置している。図2では、LSIは中央に配置して、両端のインナーリードフレーム(図2の左側と右側)を両サイドから伸ばして、ワイヤ長を共に最短としている。
図2において、図1と同様に、1はリードフレーム、2はインナーリードフレーム、3はLSI、4はLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードフレーム2,4を接続するワイヤである。
図1,2が差動用に2本対称にしてインナーリードフレームを伸ばしているのに対して、図3は1本のみインナーリードフレームを伸ばしている。
図3において、図1と同様に、1はリードフレーム、2はインナーリードフレーム、3はLSI、4は他のフレームよりもLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードフレーム2,4を接続するワイヤである。
図4において、1〜3と5は図1と同様に、1はリードフレーム、2はインナーリードフレーム、3はLSI、5はLSI3とインナーリードフレーム2を接続するワイヤである。6はLSI3の端部に近いサイドの、リードフレーム先端を面取りしたインナーリードフレームである(図4の丸破線)。
図5において、7はリードフレーム先端を鋭角に面取りした形状のインナーリードフレームである。
図6は、フレーム先端を面取りしたリードフレーム形状の一例を示す側面図である。
図6において、8はリードフレーム先端の一部平面を残して面取りした形状のインナーリードフレームである。
図7において、1はリードフレーム、2はインナーリードフレーム、3はLSI、4は他のフレームよりもLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードフレーム4を接続するワイヤである。
図8は、4方向すべてワイヤ長を短くするために、4方向すべてのインナーリードフレームをLSIの近傍まで伸ばしたリードフレーム形状を示す配置図である。
図8において、1はリードフレーム、3はLSI、5はLSI3とインナーリードフレームを接続するワイヤ、6は4方向配置しているフレームをすべて伸ばしたインナーリードフレームである。
図9において、1はリードフレーム、3はLSI、5はLSI3とインナーリードフレームを接続するワイヤ、7はフレーム中央に配置しているインナーリードフレーム8よりも太くして、フレームの四隅に対応したインナーリードフレーム、逆にインナーリードフレーム8はパッケージ四隅に配置しているインナーリードフレーム7よりも太さを細くしている。
図10において、1はリードフレーム、2はインナーリードフレーム、3はLSI、4は他のフレームよりもLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードプレーム2,4を接続するワイヤである。
図11において、1はリードフレーム、2はインナーリードフレーム、3はLSI、4は他のフレームよりもLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードフレーム2,4を接続するワイヤ、9はリードフレームをアーチ状に湾曲させたインナーリードフレームである。
図12において、1はリードフレーム、3はLSI、5はLSI3とインナーリードフレームを接続するワイヤ、6はLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、10は意図的にインナーリードを短くしたインナーリードフレームである。
図13において、3はLSI、5はLSI3とインナーリードフレームを接続するワイヤ、11はLSI3を配置するステージ、12はインナーリード全体をブリッジ型の2点で支えているインナーリードフレ一ム、13はLSI3に近いサイドに配置しているインナーリードフレームの電極(橋下駄)、14は電極13とは逆に、パッケージ外周に配置した電極(橋下駄)、15はモールドパッケージである。
図14において、1はリードフレーム、11はLSIを配置するステージ、13はLSIに近いサイドに配置したインナーリードフレームの電極(橋下駄)、14はパッケージ外周に配置した電極(橋下駄)である。
図15において、1はリードフレーム、2はインナーリードフレーム、3はLSI、5はLSI3とインナ一リードフレーム2を接続するワイヤ、16はGSC(Ground−Signal−Ground)構造のフレキ基板である。
図16において、3はLSI、4は他のフレームよりもLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードフレーム4を接続するワイヤ、11はLSI3を配置するステージ、15はモールドパッケージ、17はインナーリードフレーム4の下に配置する電極(台座)である。
図17において、3はLSI、4は他のフレームよりもLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードフレーム4を接続するワイヤ、11はLSI3を配置するステージ、15はモールドパッケージ、17はインナーリードフレーム4の下に配置する電極(台座)、18はワイヤ5をボンディングする接合面を斜めにダイシングしたインナーリードフレームである。
図19において、3はLSI、4は他のフレームよりもLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードフレーム4を接続するワイヤ、11はLSIを配置するステージ、15はモールドパッケージである。
図21において、3はLSI、4は他のフレームよりもLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードフレーム4を接続するワイヤ、11はLSI3を配置するステージ、15はモールドパッケージ、17はLSI3の実装位置を高くするための台座である。
図22において、1はリードフレーム、2はインナーリードフレーム、3はLSI、4はLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードフレーム4を接続するワイヤである。
図23は、パッケージ横側(Side View)からみたリードフレーム,ワイヤおよび実装LSIの配置図である。この図23は、ワイヤとリードブレームの高さ関係(Z軸)を示している。
図23において、3はLSI、4はLSI3の近傍まで伸ばしたインナーリードフレーム、5はLSI3とインナーリードフレーム4を接続するワイヤ、11はLSIを配置するステージ、15はモールドパッケージである。
光通信用等の高周波LSIにおいて、高速データ入出力端のワイヤにおけるインダクタ成分が回路の帯域劣化につながり、入力感度、出力波形などのRF特性に大きな影響を与える。そこで、本実施の形態では、インナーリードフレームの形状工夫により、ワイヤ長がなるべく短く、なおかつワイヤの高密度化を実現している。
また、LSI3はインナーリードフレーム2端に近づいて配置しているので、(図1の左側)インナーリードフレーム2からLSI3へのワイヤ長、すなわちワイヤ5の長さも同様に短くなる。図1の構成により、ワイヤ長が短くなり、ワイヤ5によるインダクタ成分が減少する。この手法により、大パッケージに対して小サイズのLSI3を実装するときも、ワイヤ長を抑えることが可能となる。
図2も図1と同様に、LSI3の両端から入出力されているパットに対してワイヤ長を最短に抑え込める手法である。図1では、一方のインナーリードブレーム2は短いまま、反対側のインナーリードプレーム4だけを引き伸ばし両端のワイヤ長を短くした。それに対して、図2では実装したLSI3を中心に配置して、両サイドのインナーリードフレーム4を伸ばすことにより、図1と同様の効果を得ている。さらに、図1よりも上下へのワイヤ数の密度を高めることが可能となる。図22(a),(b)に上下へのワイヤ密度が高まる図を示す。図1の場合には、上下の一番右に配置しているパットにはワイヤ5とインナーリード4が交差してしまうため、ワイヤ打ちが不可能となっている。また、ワイヤ5とインナーリードフレーム4のZ軸(高さ方向)が異なり、物理的にはワイヤ打ちが可能となっていても、ワイヤ5の下に別ノードのインナーリードがあると誤ってボンディングしてしまう恐れもあり、精度が必要とされる(図23)。しかし、図2だと、LSI3が中心にあるおかげで全てのパッドに対して容易にワイヤ打ちが可能となる。
図6も引き伸ばしたインナーリードブレーム8だが、ワイヤの密度をそれほど必要としない場合は、面取りを一部分にすることも可能となる。
図7にワイヤとインナーリードフレームが交差することがないときの図を示す。図4では、面取りをすることによって、ワイヤ数の密度を高めたが、LSI3がインナーリードフレームよりも(Z軸)位置が高く、ワイヤの打ち下ろしとなる場合は、ボンディングのミス接合の可能性も少なくなるので、シンプルな図7のような長方形のインナーリードフレーム4の形状にすることも可能となる。
ワイヤ数の更なる高密度化(四隅のワイヤ打ちを可能にするため)のために、図9のようにパッケージ中央のインナーリードフレーム8の太さを細くする。また、図9のようにパッケージ4隅のインナーリードブレーム7は太くする。これにより、4隅のインナーリードフレームサイズ(=面積)が大きくなるので、ワイヤ打ちの角度が狭い4隅のリードに対しても、より簡単にワイヤが打ちやすくなる。更に、中央のインナーリードフレームサイズを細くすることにより、同一サイズのリードフレームの場合は、より4隅のインナーリードフレームサイズを大きくすることが可能となり、更なるワイヤ数の高密度化が可能となる。
図10に対して、LSI3の4隅配置している端子のワイヤ長を更に短くしたいときには、図11のように湾曲したインナーリードフレーム9を用いる。これによって、図10の長方形をしたインナーリードフレーム時よりも更にLSI3の4隅に配置している端子のワイヤ長を短くすることが出来る。
図13は、引き伸ばしたインナーリードフレームに対して、ブリッジ状の支えを用いる。これにより、伸ばしたインナーリードフレームを用いた時でも、パッケージ外周は、既存の一般的なシンメトリなインナーリードフレームと同様に実装が可能となる(図14)。ブリッジ状にすることにより、パッケージ裏面が見たときは、一部分に、図14の橋下駄13のような図14の橋下駄14と同ノードの端子が出現するが、バツケージの外周ノードは既存のパッケージとシンメトリとなる。もし、パッケージ裏面に対して、インナーリードフレーム12の下をベタにむき出しにすると、パッケージを実装する際、基板側にも対応した形状が必要となる。つまり既存のシンメトリな外周ノードのパッケージとは異なり汎用性が劣化する。
図14が図13のインナーリードフレームを用いた場合のパッケージ裏面からの様子である。パッケージ内部には橋下駄13が出現するが外周ノードはシンメトリとなり、一般的なパッケージと同等となり実装は容易である。
図18も図16の応用例で、インナーリードフレーム19のワイヤボンディング位置だけをインナーリードフレーム19の引き伸ばし部分よりも高くすることにより、図16より更なるワイヤ長の縮小化を図っている。
図20は、インナーリードフレームのワイヤ接合部分の形状(高さ)は図19と同じだが、引き出しのインナーリードフレーム20の高さを厚くすることによりボンディング強度の信頼性を高める。
Claims (12)
- 半導体チップを固着するリードフレームと、該リードフレームの両側に形成された複数本のインナーリードフレームと、該インナーリードフレームと上記半導体チップをそれぞれ接続するワイアとを備えた半導体モールドパッケージにおいて、
上記複数本のインナーリードフレームの少なくとも一方の側のインナーリードフレームを伸ばし、上記ワイヤの長さを最短としたことを特徴とする半導体モールドパッケージ。 - 上記インナーリードフレームを伸ばす際に、中心のインナーリードフレームのみを引き伸ばしたことを特徴とする請求項1記載の半導体モールドパッケージ。
- 上記インナーリードフレームの上記半導体チップ側は面取りしたことを特徴とする請求項1または2記載の半導体モールドパッケージ。
- 上記半導体チップのすべての辺に対して上記インナーリードフレームの引き伸ばしと面取りを行う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ールドパッケージ。
- 上記リードフレーム中央のインナーリードフレームの太さを細く、上記リードフレーム四隅のインナーリードフレームの太さを太くした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ールドパッケージ。
- 上記リードフレーム四隅のインナーリードフレームに湾曲したインナーリードフレームを用いたことを特徴とする請求項5記載の記載の半導体モールドパッケージ。
- 上記半導体チップと上記インナーリードフレームの間にフレキ基板を挿入した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ールドパッケージ。
- 上記インナーリードフレームの下に台座を配置し、該インナーリードフレームのボンディング位置を高くしたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の半導体モールドパッケージ。
- 上記インナーリードフレームの接合面を斜めにカットして該インナーリードフレームのボンディング位置を斜めにしたことを特徴とする請求項8記載の半導体モールドパッケージ。
- 上記インナーリードフレームのワイヤボンディング位置だけを該インナーリードフレームの引き伸ばし部分よりも高くしたことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の半導体モールドパッケージ。
- 上記インナーリードフレームの引き伸ばし部分の高さを該インナーリードフレームのワイヤボンディング位置の部分より厚くしたことを特徴とする請求項10記載の半導体モールドパッケージ。
- 上記半導体チップの下に台座を配置し、該半導体チップのボンディング位置を高くしたことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の半導体モールドパッケージ。
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