JP2007507108A - 半導体パッケージの形成方法及びその構造 - Google Patents

Abstract

電磁干渉（ＥＭＩ）シールド及び／又は電磁放射シールドは、導電層（４２，６４）をモールド封入材（３５，６２）上に形成することによって形成される。ワイヤを使用して導電層（４２，６４）を、半導体パッケージ（２，５０）のリードフレーム（１０，５２）に電気的に接続することができる。電気的接続は、リードフレーム（１０）の二つのデバイス部（２，４，６，８）をワイヤボンディングし、次いで上層のモールド封入材（３５）に溝（４０）を形成することによりワイヤボンド（３２）をカットして、２本のワイヤ（３３）を形成することによって行うことができる。次いで２本のワイヤ（３３）のそれぞれに導電層（４２）を電気的に接続する。別の実施形態では、半導体ダイ（５７）の上面にループ状ワイヤボンド（６１）が形成される。モールド封入後、モールド封入材（６２）を数箇所除去してループ状ワイヤボンド（６１）の数箇所を露出させる。次いで、導電層（６４）がループ状ワイヤボンド（６１）に電気的に接続されるように、モールド封入材（６２）及びループ状ワイヤボンド（６１）の露出部分上に導電層（６４）を形成する。

Description

本発明は、半導体デバイスに関し、より詳細には半導体パッケージに関する。

半導体デバイスは、他の製品より大気中に放出される電磁波から保護する必要がある。例えば、車両におけるスパークプラグの点火によって、車両のボンネット下に取り付けられるマイクロコントローラに干渉して悪影響を及ぼす電磁波が発生することがある。従来のパッケージにおいては、その内部の半導体デバイスが電磁波から保護されない。

電磁干渉を防ぐために、半導体デバイス群は、モジュール又は筐体内に配置される。モジュールは、半導体デバイスを電磁干渉（ＥＭＩ）からシールドする。モジュールを用いることにより外部干渉からのＥＭＩ保護が可能になっても、モジュール内の半導体デバイス同士が互いに干渉し合う可能性がある。低コスト要件及びシステムの複雑化とともに、モジュールの有無にかかわらず半導体デバイスを車両の様々な部分に配置できるように、半導体パッケージ自体が電磁波をシールドする必要がある。例えば、異なる方向からの衝突を検出するために、車両の様々な位置に適切なセンサが配置される。さらに、他の半導体デバイスがＥＭＩを発生させる場合、ＥＭＩ保護のないセンサをそれらの半導体デバイスと同じモジュール内に集合させることはできない。電磁防護目的で各センサを個別のモジュール内に配置することは、多大の費用を要する。

電磁干渉を防ぐ解決方法の一つとして、パッケージを成形する前に、半導体デバイスを覆う金属キャップを配置することが挙げられる。この解決法は、大きな（すなわち２．５４センチ四方（１インチ四方）以上の）半導体ダイを封入するボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージにのみに適用可能である。したがって、あらゆるサイズの半導体ダイを有する様々なパッケージ内で使用することのできる、構成要素レベルでのＥＭＩシールドを行う解決方法が必要とされている。

本発明について例を用いて説明するが、添付の図面によって本発明の範囲が限定されるものではない。各図面において、類似する符号は類似する要素を示す。

当業者であれば、図面中の各要素が便宜上単純かつ明確に示されており、必ずしも寸法比率が等しいものではないことは理解されるであろう。例えば、図面中の要素のうちいくつかは、本発明の実施形態の理解を深めるために、他の要素に比較して大きな寸法で示されている。

図１には、第１デバイス部４、第２デバイス部２、第３デバイス部８、及び第４デバイス部６を有するリードフレーム１０の一部が示されている。以下にさらに詳細に説明するように、リードフレーム１０は、クワッドフラットノンリード（ＱＦＮ）パッケージ（マイクロリードフレームパッケージ（ＭＬＦ）やバンプチップキャリア（ＢＣＣ）とも呼ばれる）；ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージ；クワッドフラットパッケージ（ＱＦＰ）；又は、成形法を使用して、又は単一化(singulating) によって形成することのできるその他の任意のパッケージ等、任意のパッケージのリードフレームとすることができる。リードフレーム２７は、ニッケルや鉄を含む合金、ニッケル−パラジウム等、任意の導電性材料とすることができる。リードフレーム１０は、所望のパターンをなすように予め形成されたボンドパッド及び接地パッドを有する、パターニングされたリードフレームとして購入することができる。所望のボンドパッド又は接地パッドが形成されていないリードフレーム１０を購入する場合は、リードフレーム１０にパターニング及びエッチングを行うことによってボンドパッド及び接地パッドを形成することができる。接地パッドとは、ＥＭＩシールドされた、導電層又はデバイスと接地との接続専用のボンドパッドである。

図１には４個のデバイス部のみが描かれているが、デバイス部の数は４個より多くてもよい。例えば、リードフレーム１０は、１００〜２００個のデバイス部を含むことができる。図示する実施形態においては、製造を簡単にするために各デバイス部が同一構造を有しているが、必ずしもそうである必要はない。

第１デバイス部４は、第１ボンドパッド１６及び第１接地パッド１７によって囲まれた第１ダイパッド(flag)（ダイ用の第１受承領域）１２を含む。第１ダイパッド１２は、図１に示される矩形でなくてもよく、リードフレーム１０内で「Ｘ字状」等の開放された開口であってもよい。さらに、第１ダイパッドは、リードフレーム１０の他の領域よりも高く又は低くなっていてもよい。図示する実施形態では、第１ボンドパッド１６は、第１ダイパッド１２の辺と平行に配置され、第１接地パッド１７は、第１ダイパッド１２の４つの角に位置している（数字が入り乱れないように２組の第１ボンドパッド１６にのみ符号を付してあるが、第１ダイパッド１２の各辺における第１接地パッド１７間にある３個の四角形は全てボンドパッドである。）。また、当業者であれば、図示される第１ボンドパッド１６の数及び構成は、単に例として示されているにすぎないことが理解されるであろう。第１ボンドパッド１６は任意の個数とすることができ、また、第１ダイパッド１２の各辺において、第１ボンドパッド１６の数が同一でなくてもよい。さらに、第１ボンドパッド１６は、第１ダイパッド１２の各辺に沿って互いに変位して設けられていてもよく、他の好適な構成が用いられてもよい。また、第１接地パッド１７は、異なる構成又は配置を有することができる。

第２デバイス部２は、第２ボンドパッド１８及び第２接地パッド１９によって囲まれた第２ダイパッド１３を有する。第３デバイス部８は、第３ボンドパッド２２及び第３接地パッド２３によって囲まれた第３ダイパッド１５を有する。同様に、第４デバイス部６は、第４ボンドパッド２０及び第４接地パッド２１によって囲まれた第４ダイパッド１４を有する。第２ダイパッド１３、第３ダイパッド１５、及び第４ダイパッド１４は、第１ダイパッド１２について開示された任意の形状を有することができる。第２ボンドパッド１８、第３ボンドパッド２２、及び第４ボンドパッド２０は、第１ボンドパッド１６と同様であり、第１ボンドパッド１６と同様に任意の構成を有することができる。（第１ボンドパッド１６と同様に、図１が煩雑になることを避けるために、第２ボンドパッド１８、第３ボンドパッド２２、及び第４ボンドパッド２０の全てに符号を付してはいない。）さらに、第２接地パッド１９、第３接地パッド２３、及び第４接地パッド２１についても第１接地パッド１７と同様である。

半導体ダイは、当業者には周知なように、半導体ウェハから切り出され、ピックアンドプレース機を使用して各ダイパッド上に配置される。すなわち、第１半導体ダイ２４、第２半導体ダイ２５、第３半導体ダイ２７、及び第４半導体ダイ２６が、それぞれ第１ダイパッド１２、第２ダイパッド１３、第３ダイパッド１４、及び第４ダイパッド１５上に配置される。一実施形態では、各ダイパッド上に１個の半導体ダイが配置される。別の実施形態では、１個のダイパッド上に複数の半導体ダイが配置される。例えば、半導体ダイは、同じダイパッド上の別の半導体ダイに近接して配置してもよく、同じダイパッド上の別の半導体ダイ上に積層してもよい。このように、ダイパッド上において、複数のダイを同じ平面内に配置することも可能であり、複数のダイを積層することも可能である。

第１ダイ２４、第２ダイ２５、第３ダイ２７、及び第４ダイ２６は、半導体基板及びトランジスタ等の回路を含む。半導体基板も、ダイボンドパッドを有し、このボンドパッドからワイヤボンドを用いて半導体ダイのダイボンドパッドと各ダイパッドを囲むボンドパッドとを接続することができる。このように、第１半導体ダイ２４は、第１ボンドパッド１６に電気的に接続される。一実施形態では、電気的接続は、第１ワイヤボンド２８を介して行われる。同様に、第２半導体ダイ２５、第３半導体ダイ２７、及び第４半導体ダイ２６は、それぞれ第２ボンドパッド１８、第３ボンドパッド２０、及び第４ボンドパッド２２に電気的に接続される。一実施形態では、第１半導体ダイ２５、第２半導体ダイ２６及び第３半導体ダイ２７における電気的接続は、それぞれ第２ワイヤボンド２９、第３ワイヤボンド３０、及び第４ワイヤボンド３１を介して行われる。ワイヤボンド２８乃至３１は、金やアルミニウム等の任意の導電性材料とすることができる。一実施形態では、各ワイヤボンド２８乃至３１の径は、人間の毛髪の径の約１／４の径である、約２５．４〜１２．７μｍ（約１／１０００〜１／２０００インチ）である。

半導体ダイ２４乃至２７が、ワイヤボンドによってボンドパッド１６、１８、２０及び２２に電気的に接続される場合、同じワイヤボンディング工程中に、近接するデバイス部の接地パッドも電気的に接続される。一実施形態では、上述したように、半導体ダイをボンドパッドにワイヤボンディングするために使用することのできるワイヤボンドと同じワイヤボンドを用いて、接地パッド同士をワイヤボンディングにより接続する。しかしながら、接地パッド及びボンドパッドでそれぞれ使用されるワイヤボンドが異なる（例えば径が異なる）場合には、接地パッド及びボンドパッドの接続は別のワイヤボンディング工程を用いることができる。

図２に示すように、第１半導体ダイ２４は第１ボンドパッド１６に、第２半導体ダイ２５は第２ボンドパッド１８に、第３半導体ダイ２７は第３ボンドパッド２２に、第４半導体ダイ２６は第４ボンドパッド２０にそれぞれ電気的に接続される。さらに、第１接地パッドのうち第４デバイス部６に最も近い２個が、第４接地パッドのうち第１デバイス部４に最も近い２個に電気的に接続される。また、第２接地パッドのうち第３デバイス部８に最も近い２個が、第３接地パッドのうち第２デバイス部２に最も近い２個に電気的に接続される。さらに、図ではいずれのデバイス部にも電気的に接続されていない接地パッド１６、１９、２１及び２３は、図示されないデバイス部に電気的に接続してもよい。

図２に示す実施形態では、デバイス部の接地パッドはそれぞれ、近接するデバイス部の接地パッドの１個に電気的に接続されて、接地電気接続部又は接地ワイヤボンド３２を形成する。接地ワイヤボンド３２は細いため、次のモールド封入工程中に崩壊したり、破壊されることがある。次の成形工程中に、モールド封入材が流れる方向に接地ワイヤボンド３２を整合させることによって、接地ワイヤボンド３２はその形状をより保ちやすくなり、崩壊しにくくなる。一方、モールド封入材が、接地ワイヤボンド３２に対し９０度の角度をなして流れる場合には、接地ワイヤボンド３２は、崩壊しやすくなる。図２に示す実施形態における接地ワイヤボンド３２は、縦方向において互いに近接するデバイス部同士のみを接続しているが、これはモールド封入材がリードフレーム１０の上から下、又はその逆に流れることに起因する。この実施形態は、説明のために示すものであり、接地ワイヤボンド３２の構成又は封入材が流れうる方向を限定するものではない。例えば、接地ワイヤボンド３２は、特にモールド封入材がデバイスを横切って横方向に流れる場合、横方向又は水平方向において互いに近接するデバイス部同士を接続することができる。細いワイヤボンド及びモールドの流れ方向に関する上述した問題を回避するために、コストが増えるという欠点はあるが、より太いワイヤボンドを使用することができる。図面では、一方向に延びる接地ワイヤボンドが示されているが、接地ワイヤボンドは、横方向及び縦方向の両方等、同時に複数方向に延びていてもよい。一実施形態では、接地パッドは、異なるデバイス部にそれぞれ接続された複数のワイヤボンドを有することができる。

図３は、第２デバイス部２及び第４デバイス部８の断面図である。図２では、数本のワイヤボンドのみが示されているが、図示されていない他のワイヤボンドが、ダイパッドをリードフレーム１０の他の部分に電気的に接続していてもよい。さらに、図３ではリードフレーム１０は、様々な要素にて示されている。しかし、当業者であれば、ダイパッド、リード線、ダムバー、タイ・イン(tie-in)等、及びこれらの組合せ等を位置合わせ(indexing)することによって、図３のリードフレーム１０の要素同士を接続することができることが理解されるであろう。ただし、図を不必要に煩雑にしないために、リードフレームの全ての部分（例えば、ダムバー）が示されてはいない。

図３では、第２デバイス部２及び第４デバイス部８は、接地ワイヤボンド３２を介して電気的に接続されている。図では、第２ワイヤボンド２９のうち１本が、第２半導体ダイ２５を第２ダイパッド１３に電気的に接続し、第４ワイヤボンド３１のうち１本が、第４半導体ダイ２７を第４ダイパッド１５に電気的に接続している。

図４に示すように、半導体ダイ、ダイパッド及び接地パッドをワイヤボンディング、すなわち電気的に接続した後、封入工程を行ってモールド化合物又はモールド封入材でデバイス部を被覆する。点線３４は、モールド封入材の周縁を示す。なお、説明のために示す４個のデバイス部以外に他のデバイス部が存在する場合、モールドの外周は、図示する４個のデバイス部を超えて延び、それ以外のデバイス部にわたって延びることは、当業者であれば理解できるであろう。モールド封入材は、シリカ充填樹脂、セラミック、ハロゲンフリー材料等や、これらの組合せとすることができる。一般にモールド封入材は、液体を使用して施され、該液体は、加熱されてＵＶ又は周囲大気内で硬化させることにより固体を形成する。封入材も、加熱されると液体となり、次いで冷却するとリードフレーム上に固体モールドを形成する固体とすることができる。また、他の任意の封入工程を使用してもよい。

以下にさらに詳細に説明するように、続いて接地ワイヤボンド上に溝を形成するために、封入工程によって接地ワイヤボンドを封入する必要がある。この封入は、ＱＦＮ法等多くのパッケージング工程で通常行われるように、リードフレーム１０全体をモールディングすることによって容易に行うことができる。図５における、封入後の第２デバイス部２及び第４デバイス部８の断面図においては、少なくとも接地ワイヤボンド３２及び関連するデバイス部２及び８を被覆するモールド封入材３５が示されている。

封入後、接地ワイヤボンド３２はカットされる。図６における線３９は、カット線を示し、図７は、第２デバイス部２と第４デバイス部８との間をカットして得られる溝４０の断面図である。溝４０は、接地ワイヤボンド３２を分断して２本の接地ワイヤ３３とする。カットは、切刃を有するソー、又は以下に説明するようにワイヤボンドを分離することのできる他の任意の器具を用いて行うことができる。切刃には、モールド封入材又はデバイス部（又はパッケージ）自体の高さ未満であるカット深さに応じた角度がつけられていることが好ましい。カット深さは、ワイヤボンドが、次に形成される上部導電層に接触し、デバイス部の底部に位置するボンドパッドから絶縁されるようなものでなければならない。パッケージのカット角度がデバイス部の幅に比較して広い場合、図７に示すように、三角形（あるいは、ほぼ「Ｖ字状」のカット部又はほぼ「Ｖ字状」の溝）ではなくピラミッド状カット部が不本意ながら得られる。この（浅い）ピラミッド状カット部は、デバイス部内の構成要素に干渉したり、同構成要素を破壊する可能性があり、工程フローにおいて後に通常行われるような、デバイス部にコードを印すためのいかなるスペースも許容しない場合がある。ピラミッド型構造によって、デバイス部を検査することも難しくなる。深さが約２．０３２ミリ（約０．０８インチ）の場合、好適なソーの刃先角度は約７０度である。溝４０の側壁は、次の工程中において溝４０上に導電層が堆積されると導電層が溝４０の側壁を被覆するように、傾斜していることが好ましい。溝はリードフレーム１０全体を延びるべきではないが、これは、次の導電層が溝の側壁を被覆し、次に導電層に接続されるパッケージのリード線と短絡を起こしてしまうためである。リードフレームのカットが深すぎると、リードフレームの機械的完全性を脅かしたり、製造環境における取扱い又は処理が難しくなる場合がある。

図８は、導電層４２の堆積を示す。導電層４２は、ポリマー、金属、合金（強磁性又は強誘電性材料等）、インク、これらに類するもの、又はこれらの組合せとすることができる。一実施形態では、導電層は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）等や、これらの組合せからなる。導電層４２が、非鉄材料（例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｎ及びＺｎ）である場合には、導電層４２及び接地ワイヤ３３は、接地ワイヤボンド３２を介して半導体ダイ１３及び１５を導電層４２に接地することによって、デバイス部をＥＭＩから保護する。強磁性材料（ＮｉＦｅ等）が使用される場合には、導電層４２はデバイス部を磁気放射から保護する。これは、半導体ダイ１３及び１５が磁性ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）デバイスに含まれる場合に有用である。（このため、主に磁気放射からの保護のみが必要な場合には、接地ワイヤ３３がなくてもよい。）しかしながら、非強磁性材料及び強磁性材料（例えば、銅層及びＮｉＦｅ層）の両方を用いて導電層４２を形成する場合には、デバイス部は電磁シールド又は広帯域シールドによって電界及び磁界の両方である電磁場から保護される。これは例えば、半導体デバイス１３及び１５がＭＲＡＭデバイス及びトランジスタの両方を含む場合に有用である。

導電層４２を堆積させるために、導電層３２がモールド封入材３２に接着するように、モールド封入材３２の表面を処理する。一実施形態においては、導電層４２がパッド印刷される場合には、水素炎を使用して（つまりフレーム処理(flame-off) ）、存在しうるあらゆる有機物を燃焼させることによって導電層を処理する。あるいは、他の任意の工程（処理を行わないことも含む）を行ってモールド封入材３２の表面を処理することもできる。

導電層４２は、物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子層堆積法（ＡＬＤ）、電解めっき、無電解めっき、フレーム溶射、導電性塗料噴霧、真空冶金、パッド印刷等や、これらの組合せを用いて堆積させることができる。導電層４２は、好ましくは厚さが約数ＸＹ単位、より好ましくは、厚さ１〜５０μｍである。導電層４２の厚さは、所望されるシールド効果によって決定される。導電層４２の最小限の厚さは、導電層４２を形成するために使用される工程によって決定され、最大限の厚さは、少なくとも使用される材料の作用である、導電層４２の応力の量によって決定される。

導電層４２を堆積又は塗布後、各デバイス部を別のデバイス部から単一化する。換言すれば、各デバイス部をカット又は切断して個々のデバイス部とすることができる。一実施形態では、カットは各溝の頂点で行われる。図８の点線４３は、デバイス部の単一化が行われる箇所を示している。（すなわち、点線４３は、溝の頂点とほぼ一致している。）

図９は、第２半導体ダイ１３の両側にそれぞれ１本の接地ワイヤ３３を有する、単一化された第２デバイス部２を示す。単一化後は、第２デバイス部２は半導体パッケージとなる。図１乃至８では、もう一方の接地ワイヤボンド３２（図示せず）を共有するデバイス部を例示していないため、第２デバイス部２には１本の接地ワイヤ３３のみしか示されていない。その代わりに、簡略化して示すため、４個のデバイス部のみを例示した。第２デバイス部２がリードフレーム１０の角部又は縁端部に配置されない限り、第２デバイス部２は、図９に示すように、半導体ダイ１３の両側にそれぞれ少なくとも１本の接地ワイヤ３３が位置するように、少なくとも２本の接地ワイヤ３３を有することが多い。第２デバイス部２の全ての辺が他のデバイス部によって包囲されている場合、第２デバイス部２は、４本の接地ワイヤ３３を（各角部に１本ずつ）有する。図１乃至８のうち平面図では、２本の接地ワイヤボンド３２により、第２デバイス部２を第４デバイス部８に電気的に接続した状態が示されている。従って、第２デバイス部２の反対側に別のデバイス部が配置されている場合には、さらに２本の接地ワイヤボンドが、接地パッド１９（図の上部）を、やはり図の上部、つまり第２デバイス部２の上方で近接するデバイス部（図示せず）に電気的に接続する。

第２デバイス部２は、２本の接地ワイヤ３３を有するように、やはり溝をカットして両接地ワイヤ３３が形成される。このため、半導体ダイ１３の両側に溝がカットされ、どちらの溝の側壁も導電層で被覆される。したがって、一実施形態においては各溝の頂点で単一化が行われるが、その単一化の後は、第２デバイス部２の側壁、すなわち二つの端部は、溝の（傾斜）側壁であったため、傾斜が付いている。

先に述べたように、接地ワイヤボンド３２は、別のデバイス部の接地パッド同士を互いに電気的に接続するが、接地ワイヤボンド３２は、ＥＭＩから保護するために接地パッドに電気的に接続される必要はない。ボンドパッドのレイアウト、半導体ダイの寸法、及びダイパッドの寸法が許すならば、接地ワイヤボンド３２は、接地パッドではなく、未使用の接地ボンドパッド又はこれから接地されるボンドパッドのいずれにも接続することができる。すなわち、接地された未使用のボンドパッド、又はデバイス部がパッケージとなるように単一化されプリント基板（ＰＣＢ）に取り付けられたときに実質的に接地される接地ボンドパッドであれば、接地ボンドパッドは任意の未使用のボンドパッドとすることができる。一般的に、１個のデバイス部の任意の接地部を、別のデバイス部、好ましくは近接するデバイス部の別の接地部に、接地ワイヤボンド３２によって電気的に接続することができる。さらに、接地ワイヤボンド３２によって電気的に互いに接続される導電部は、同じタイプの導電部である必要はない。例えば、接地ワイヤボンド３２は、１個のデバイス部の接地ボンドパッドを別のデバイス部のボンドパッドに電気的に接続することができる。しかしながら、異なるタイプの導電部を接続することは工程を複雑にするため、あまり望ましくない。

図１０は、ＥＭＩ及び／又は電磁放射をシールドするための別の実施形態を示す。この実施形態では、接地ワイヤ６１は、接地面に電気的に接続され、パッケージ外に延びるループを形成する。パッケージ５０は、リードフレーム５２を有し、このリードフレーム５２は、その一部としてボンドパッド５１及びダイパッド５３を有する。一実施形態では、パッケージ５０はセンサ素子を含む。ダイパッド５３の上には、トランスデューサやセンサダイ等のＡＳＩＣ機能を行う回路を含む第１半導体ダイ５４が形成される。第１半導体ダイ５４は、第１ワイヤボンド５８によってボンドパッド５１に電気的に接続される。次いで、第１半導体ダイ５４の上にスペーサ５５を形成することで、第１半導体ダイ５４の上により大きな半導体ダイ（第２半導体ダイ５７）を積層することができる。スペーサ５５によって、第１半導体ダイ５４のワイヤボンド５８上方に、一実施形態ではセンサダイである、より大きな半導体ダイを張り出させることができる。スペーサ５５は、デバイスの寄生が問題となる場合、第１半導体ダイ５４と、より大きな半導体ダイとの間の分離を高めることもできる。第２半導体ダイ５７は、第２ワイヤボンド５９によって第１半導体ダイ５４に電気的に接続される。図１０に示す実施形態では、第２半導体ダイ５７は、ガラスフリットシールによって、シリコンからなるキャップウェハで保護されたセンサダイである。このシールは、半導体ダイ５７を切断してウェハ上の他のダイから分離した個々のダイとするに先立ち、ウェハのレベルで付着させる。第３ワイヤボンド６０によって、第２半導体ダイ５７の第１部分を第２半導体ダイ５７の第２部分に接続する。第２半導体ダイ５７及び第１半導体ダイ５５が、例えばＡＳＩＣ機能及びセンサ機能の両機能を有する１個のダイに統合された場合には、スペーサ５５は不要である。図１０における半導体ダイの構成は、例示的なものである。パッケージ５０は、１つのダイ、又は同じ平面内に配置された、もしくは互いに積層された複数のダイをダイパッド上に有することができる。第３半導体ダイ５７上には接地ワイヤボンド６１が形成され、ループを形成する。全てのワイヤボンドは任意の材料で形成することができ、先にワイヤボンドについて述べた任意の特性を有することができる。

モールド封入材６２は、先に述べたような任意のモールド封入材材料とすることができ、半導体ダイ、リードフレーム５２、及びワイヤボンドを覆うように形成される。モールド封入材６２の形成後、バリ取り法又は洗浄法を行って、接地ワイヤボンド６１を露出させる。従来のバリ取り法又は洗浄法のいずれも使用することができる。バリ取り工程には、処理を行わないことも含め、化学処理、高圧水処理又は機械的処理を含むことができる。

接地ワイヤボンド６１の一部を露出させた後、モールド封入材６２及び接地ワイヤボンド６１の露出部分の上に導電層６４（導電層６４の材料は、導電層４２に関して述べた任意の材料とすることができる）を形成する。換言すれば、接地したところに保持された導電層、及びダイパッド５２は、導電層６２に使用された材料に応じてＥＭＩシールド又は電磁シールドを形成する。このように、接地ワイヤボンド６１は、導電層６４に接続され、これにより接地が行われる。図１０に示す半導体パッケージ５０は、導電層６４の形成後にパッケージを単一化することによって形成される。

別の実施形態を使用してＥＭＩシールド及び／又は電磁シールドを形成することもできる。例えば、リード線が形成された金属タブを、接着剤を介してパッケージの上面に接着することができる。一実施形態では、パッケージの上面を金属タブで完全に覆い、金属タブの形成されたリード線を、接地リード線に位置合わせする。この実施形態によれば、プリント基板（ＰＣＢ）は、接地される金属タブの形成されたリード線に対し延長部を有することができる。金属タブに使用される材料は、導電層４２及び６４に使用される材料と同一の材料とすることができる。

さらに別の実施形態では、リードフレームのダイパッドに取り付けられた半導体ダイ上に金属基板を形成する。一実施形態では、これを標準的なフリップチップ法を用いて行う。金属基板は半導体ダイを完全に被覆する必要がある。すなわち、半導体ダイが第１の幅と第１の長さとを有し、金属基板が第２の幅と第２の長さとを有する場合、第２の幅は第１の幅以上の幅であり、第２の長さは第１の長さ以上の長さとなる。

リードフレームの金属基板とボンドパッドとの間にワイヤボンドを通すための間隔を得るために、スペーサが設けられる。この間隔が設けられていない場合、金属基板とボンドパッドとの間のワイヤボンドが、半導体ダイとボンドパッドとの間のワイヤボンドに干渉又は接触する虞がある。このように、半導体ダイの上面に積層された接地金属基板を使用して内部シールドが形成される。内部シールドは、半導体ダイ上の回路を被覆し、場合によってはワイヤボンドをも被覆する。半導体ダイは、ＭＲＡＭ、ＲＦ、マイクロコントローラ、ＥＰＲＯＭ、及びＤＲＡＭを含め、任意のタイプの回路を含むことができる。上述したように、半導体ダイがＭＲＡＭを含む場合、金属基板は磁気放射をシールドすることが望ましい。金属基板は、ＥＭＩをもシールドすることが望ましいため、この実施形態では、金属基板は、電気的シールド性能及び磁気的シールド性能のいずれも有するように２種類の異なる材料を含むことができる。

ＥＭＩシールド及び／又は電磁シールドを構成要素レベルで形成する方法を提供していることは、以上の説明から理解されているであろう。この方法は、追加の処理装置の必要なく処理を行うことができるため、特にＱＦＮには望ましいものでる。さらに、この方法、特に図１乃至９において説明した方法は、構成要素レベルでＥＭＩ及び／又は電磁放射を防ぐための方法としてはコスト効果が大きい。導電層を接地するためのワイヤを使用することは、ＱＦＮ等、アレイがモールディングされた（すなわち、予めモールディングされず、個別にもモールディングされない）パッケージにおいて特に有用である。多種のセラミック層を使用して製造されたセラミックリードレスチップキャリア（ＣＬＣＣ）等、予めモールディングされたパッケージは、上部の金属キャップを、ビアによって底部接地面に接地及びはんだ付けすることによってＥＭＩを防ぐことができる。第１の面上に露出させたリードフレームを有し、第２の面上にモールディングされたマルチアレイパッケージング（ＭＡＰ）を有する、ＷＦＮ又は他のパッケージにおいては、モールド化合物が第２の面全体を被覆する。ＭＡＰがモールディングされたリードフレーム内の個々のデバイスは、互いに近接して配置されているため、モールディング工程中、個々のキャップを各デバイスに対して配置し、かつ定位置に保持することができない。近接するデバイス間の距離を大きくし、モールディング前に個々のキャップを使用することは、他の技術的難題に加え、非常に費用がかかりうる。個々のキャップを配置し保持することは難しく、モールディング工程自体の障害となりうる。前もってモールディングされていないパッケージの工程フローのため、金属キャップを使用することができない。さらに、ＣＬＣＣにビアを設けるために使用される方法は、ＱＦＮ、ＢＧＡといったタイプのパッケージ形成に使用されるモールディング工程の方法とは異なる。例えば、ＱＦＮタイプのパッケージにビアを形成するには、ビアをモールド封入材に形成する必要があり、製造コスト及び複雑さが増すことがある。

本発明を実施する装置は、大部分が当業者に知られた電子部品及び回路からなるため、回路の詳細については、本発明の基礎をなす概念を理解して正しく認識するために、また、本発明の教示を不明瞭にしないように、又は本発明の教示から逸れないようにするために必要と考えられることは先に例示しており、それ以上は説明しない。

先の詳細な説明では、本発明を特定の実施形態に関して説明してきた。しかしながら、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の範囲から逸脱することなく、様々な改変及び変更を行うことができることが理解されるであろう。したがって、詳細な説明及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味にとらえられるべきものであり、このような改変は全て、本発明の範囲内に含まれるものとする。

本発明を、特定の導電タイプ又は電位の極性に関して説明してきたが、当業者であれば、導電タイプ及び電位の極性は逆にしてもよいことは理解されるであろう。
利点、他の効果、及び問題の解決方法を、特定の実施形態に関して説明してきた。しかしながら、利点、効果、問題の解決方法、ならびに、任意の利点、効果、又は解決方法を生むいかなる要素、あるいはそれらをより顕著にするいかなる要素も、いずれかの請求項又は全ての請求項の、不可欠な、必要な、又は必須の特徴又は要素として解釈すべきではない。本明細書においては、「含む(comprises) 」、「含んでいる(comprising)」という語又はそれらを変化させたいかなる語も、列挙された要素を含む工程、方法、物品、又は装置がこれらの要素のみを含むのではなく、明確に挙げられていない、又はこのような工程、方法、物品又は装置に固有の他の要素も含むように、非排他的に含まれているものにも及ぶものとする。本明細書で使用する「一つの（ａ又はａｎ）」という語は、一つ又は複数を指すものとして定義する。本明細書で使用する「複数の」という言葉は、２以上の数を指すものとして定義する。本明細書で使用する「別の」という言葉は、少なくとも２番目以上のものを指すものとして定義する。本明細書で使用する「接続された(coupled) 」という言葉は、接続された状態を指すが、接続は必ずしも直接的なものでなくてもよく、また必ずしも機械的に接続されていなくてもよい。さらに、詳細な説明及び請求項において「前部」、「後部」、「上部」、「底部」、「上に」、「下に」及びこれらに類する言葉がある場合は、これらの言葉は説明のために使用するものであり、必ずその相対的位置になければならないことを示すものではない。このように使用されるこうした語は、本明細書に記載する発明の実施形態が、例えば例示した以外の方向性において、又は本明細書に記載した以外の方法で動作可能であるように、適切な状況下で置き替え可能である。

本発明の一実施形態による、４つの部品を含むリードフレームの一部を示す平面図。 本発明の一実施形態による、ワイヤボンディング後における図１に示すリードフレームの平面図。 本発明の一実施形態による図２の断面図。 本発明の一実施形態による、封入材形成後における図２に示すリードフレームの平面図。 本発明の一実施形態による図４の断面図。 本発明の一実施形態による、溝形成後における図４に示すリードフレームの平面図。 本発明の一実施形態による図６の断面図。 本発明の一実施形態による、導電層形成後における図７に示すリードフレームの断面図。 本発明の一実施形態による、単一化後における半導体パッケージの断面図。 本発明の別の実施形態による半導体パッケージの断面図。

Claims (10)

1. ダイパッド（１３）及びボンドパッド（３３）を有するリードフレーム（１０）と、
   前記ダイパッドに取り付けられ、前記ボンドパッドに電気的に接続された半導体ダイ（２５）と、
   前記半導体ダイ上に配置されたモールド封入材（３５）と、
   前記モールド封入材上に配置された導電層（４２）と、
   前記リードフレームを前記導電層に電気的に接続するワイヤ（３３）と
   を備える半導体パッケージ（２）。
2. 前記導電層が強磁性材料を含む請求項１に記載の半導体パッケージ。
3. 前記ワイヤが、前記半導体ダイ及びワイヤボンド（２９）を介して前記リードフレームに接続される、請求項１に記載の半導体パッケージ。
4. 前記ワイヤが、パッドを介して前記リードフレームに接続される、請求項１に記載の半導体パッケージ。
5. 前記導電層が電磁シールドである請求項１に記載の半導体パッケージ。
6. 半導体パッケージ（２）を形成する方法であって、
   第１ダイパッド（１３）を含む第１の部分と、第２ダイパッド（１５）を含む第２の部分とを備えたリードフレーム（１０）を提供する工程と、
   前記第１ダイパッドに第１半導体ダイ（２５）を取り付ける工程と、
   前記第２ダイパッドに第２半導体ダイ（２７）を取り付ける工程と、
   前記第１半導体ダイを前記リードフレームに電気的に接続する工程と、
   前記第２半導体ダイを前記リードフレームに電気的に接続する工程と、
   ワイヤボンド（３３）を使用して、前記リードフレームの第１の部分を前記リードフレームの第２の部分に電気的に接続する工程と、
   前記第１半導体ダイ及び第２半導体ダイをモールド封入材（３５）によって封入する工程と、
   前記ワイヤボンドを切断して、前記リードフレームの第１の部分に第１ワイヤ（３３）を、前記リードフレームの第２の部分に第２ワイヤ（３３）をそれぞれ形成するために、前記モールド封入材をカットする工程と、
   前記封入材上に導電層（４２）を形成して、前記第１ワイヤ及び第２ワイヤを前記導電層に電気的に接続する工程と、
   前記リードフレームの第１の部分を単一化して、半導体パッケージを形成する工程と
   を含む方法。
7. 前記モールド封入材をカットする工程が、前記モールド封入材に側壁を有する溝（４０）を形成する工程をさらに含み、前記第１ワイヤの一部と前記第２ワイヤの一部とが前記溝において露出されることと、
   前記導電層を形成する工程が、前記溝の側壁に前記導電層を形成する工程をさらに含む、
   請求項９に記載の方法。
8. 半導体パッケージ（２）を形成する方法であって、
   パッド（１３）及びダイパッド（３３）を含むリードフレーム（１０）を提供する工程と、
   前記ダイパッドに半導体ダイ（３５）を取り付ける工程と、
   前記半導体ダイを前記パッドに電気的に接続する工程と、
   第１端部及び第２端部を有するワイヤボンドを設ける工程と、
   前記ワイヤボンドの第１端部及び第２端部を前記半導体ダイに電気的に接続する工程と、
   前記半導体ダイ及びワイヤボンド上にモールド封入材を形成する工程と、
   前記ワイヤボンドの一部を露出させる工程と、
   前記モールド封入材及びワイヤボンド上に、前記ワイヤボンドに電気的に接続した導電層（４２）を形成する工程と
   を含む方法。
9. 半導体パッケージ（２）を形成する方法であって、
   ダイパッド（１３）を有するリードフレーム（１０）を提供する工程と、
   前記ダイパッドに半導体ダイ（２５）を取り付ける工程と、
   前記半導体ダイ上にモールド封入材（３５）を形成する工程と、
   前記モールド封入材上に導電層（４２）を形成する工程と、
   ワイヤ（３３）を使用して、前記リードフレームを前記導電層に電気的に接続する工程と
   を含む方法。
10. ワイヤを使用してリードフレームを導電層に電気的に接続する前記工程が、
    第１端部及び第２端部を有するワイヤを設ける工程と、
    前記ワイヤの第１端部及び第２端部を前記半導体ダイに電気的に接続する工程と、
    前記ワイヤの一部を露出させるために、前記モールド封入材の一部を除去する工程と
    をさらに含み、
    前記導電層を形成する工程が、
    前記導電層を前記ワイヤに電気的に接続する工程
    をさらに含む、請求項２０に記載の方法。

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