JP2636808B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2636808B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
COC(chip on chip)構造を有する半導
体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】機能の異なるデバイスや多機能のデバイ
スを構成する場合等にCOC構造の半導体装置が用いら
れる。従来のCOC構造の半導体装置は、図5に示すよ
うに、リードフレームのアイランド10の上に配線やボ
ンディングパッド(以下単にパッドという)が形成され
た支持用チップ11を導電性または絶縁性のマウント材
にて固定した後、この上にさらに絶縁性のマウント材に
より素子が形成された半導体チップ3を重ねてマウント
し、そして、内部リード4A,4Bと、半導体チップ3
とのパッド6とを導電性のワイヤ17(17A〜17
C)にて直接ボンディングした構造となっている。尚、
これらのチップ等は一般に外部リードを除いて樹脂封止
される。半導体チップ3のパッド6と内部リード4A,
4Bとの接続はワイヤ17Bを直接ボンディングする方
法と、支持用チップ11上の配線12を中継にいれワイ
ヤ17A,17Cで接続する方法の2通りが用いられて
いる。
【0003】また近年の半導体素子の設計では、1枚の
ウェハーから採れるチップの数を増すため、チップの面
積を限界まで縮小している。そこで、ボンディングパッ
ドにつながる配線の領域を節約するため、パッドの位置
を制限し、図6に示すように、ボンディングするパッド
6と内部リード4Aとの間に更に他の内部リード4Bを
存在させるようになった(このように、他のリードを越
えてボンディングする事を以下オーバーリードボンディ
ングと称する)。
【0004】オーバーリードボンディングでは、例えば
図6におけるワイヤ17Dがまたぐ内部リード4Bとの
間の絶縁性に問題があり、2本以上の内部リードを越え
るオーバーリードボンディングはさらに困難である。こ
のリード4Bとワイヤ17Dの絶縁性を確保するための
方法として2つの方法がある。第1の方法は、図7に示
すように、リード4Bの上に絶縁膜13を形成する方法
である。しかしこの方法では絶縁膜13がワイヤ17D
に接触し、ワイヤ17Dが切断される危険性は避けられ
ない。
【0005】そこで第2の方法として、図8に示すよう
に、内部リード4Aとつながったアイランド10Aとボ
ンディングしたり、図9に示すように、一旦ヒートスプ
レッダー14とボンディングし、再度ヒートスプレッダ
ー14と内部リード4Aとをボンディングすることで、
オーバーリードボンディングそのものを無くす方法が考
えられた。またオーバーリードボンディングを無くすた
めに、COC構造を採用することも可能である。図5に
示したように、支持用チップ11上の配線12を経由す
ることで、内部リード4Bを間に挟んだパッド6と内部
リード4Aを接続することが可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ワイヤの絶縁性を確保
しつつ、ワイヤ切断を防ぐために、オーバーリードボン
ディングを無くす必要が生じたが、図8,図9に示した
ように、アイランド10Aやヒートスプレッダー14を
中継として用いた場合、アイランドおよびヒートスプレ
ッダーは1枚の金属板であるため、2ヵ所以外のオーバ
ーリードボンディングを解消することができないという
問題がある。更に、アイランドやヒートスプレッダーは
金属板(Ni−Fe合金やCu合金)から作られている
為、熱履歴により半導体チップに反りを生じたり、モー
ルド樹脂がはがれるという問題も生じる。
【0007】また、オーバーリードボンディングを無く
すために、図5に示したように、COC構造を採用した
場合、上記の問題は解決できるが、半導体装置の製造コ
ストを下げるために、上にのる半導体チップによらず支
持用チップ11は共用できるものにする必要がある。し
かし、支持用チップ11は半導体チップ3の下にあるた
め、支持用チップ11にはたとえボンディング用のパッ
ドしかないとしても、半導体チップ3専用に作成する必
要がある為、半導体装置の製造コストが高くなるという
問題があるばかりでなく、COC構造にして2つのチッ
プを作成するより、寸法を大きくして1つの半導体チッ
プを作成する方が利点が多い。
【0008】このように、従来の技術では多数のオーバ
ーリードボンディングを解消しつつ、低コスト化された
半導体装置を実現することが困難であった。
【0009】本発明の目的は、オーバーリードボンディ
ングをなくし、かつ製造コストの低減された半導体装置
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
表面に平行な線状パッドを有する支持用チップと、この
線状パッド上に搭載された半導体チップと、線状パッド
上に絶縁膜を介して固定された内部リードとを含むもの
である。そして本発明の半導体装置は、平行線状パッド
を中継として、半導体チップと内部リードを導電性ワイ
ヤで電気的に接続されている。また、パッドは、ワイヤ
の直径の1/2以下のピッチで構成されている。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の第1の実施例の斜視図であ
る。
【0012】図1においてCOC構造の半導体装置は、
シリコン基板の表面に複数の平行な線状パッド2が形成
された支持用チップ1と、この線状パッド2上に絶縁性
のポリイミドテープ5を介して搭載された半導体チップ
3と、平行線状パッド2と交差するようにポリイミドテ
ープ5で固定された複数の内部リード4(4A〜4D)
と、半導体チップ3上のパッド6と内部リード4とを接
続するAu等からなるワイヤ7Aとパッド6と平行線状
パッドとを接続するワイヤ7Bと内部リード4と平行線
状パッドとを接続するワイヤ7Cとから主に構成されて
いる。
【0013】この線状パッド2は単純な平行線形である
ため、上にのる半導体チップ3や内部リード4の形状に
全く影響のない形状であり、他の形状の半導体チップや
内部リードに使用することが可能である。パッド6と平
行線状パッド2をワイヤ7Bでボンディングし、さらに
線状パッド2と内部リード4Aをワイヤ7Cでボンディ
ングすることで、パッド6と内部リード4Aとが電気的
に接続される。ワイヤ7Bとワイヤ7Cは接続するパッ
ドとパッドもしくは内部リードとの間に他の内部リード
が存在していないため、他の内部リードとのショートや
ワイヤ傷が発生することはない。このとき、ワイヤ7は
公知のボールボンディング法によりボンディングされ、
図2に示すように、支持用チップ1側にボール8を形成
するとワイヤの形状が安定する。そして、別のオーバー
リードボンディングする必要があるパッド6と内部リー
ド4Dについても、内部リード4Aで用いた線状パッド
とは別の線状パッドを用いることで、内部リード同士が
ショートすることなく、オーバーリードボンディングを
無くすことができる。したがって、本第1の実施例では
線状パッド2の数の分だけオーバーリードボンディング
を無くすことが可能である。
【0014】このように第1の実施例によればオーバー
リードボンディングをなくすことができる為、ワイヤの
ショートによる組立不良を従来の約10%から0%に低
減できる。又、金属板からなるアイランドを用いること
がなくなる為、半導体チップの反りやモールド樹脂のは
がれをなくすことが可能である。更に、線状パッド上に
内部リードを固定している為、従来のヒートスプレッダ
ーと同程度に熱抵抗を下げることができる。しかも支持
用チップは多種類の半導体チップに適用できる為、CO
C構造の半導体装置の製造コストを低減することができ
る。
【0015】図3は本発明の第2の実施例における線状
パッドの斜視図であり、ボール8によりワイヤ7を接続
した場合を示している。図3において平行線状のパッド
2Aのピッチはワイヤ7の直径の1/2以下となってい
る。本第2の実施例においては、ワイヤ7のボール8は
ワイヤ7の直径よりも大きな範囲で支持用チップ1と接
触するための、ボール8の下にどのようにパッドが存在
しても、ボール8は2本以上の線状パッドと接合するこ
とになる。第1の実施例の線状パッドでは、図2に示し
たように、ボンディングは線状パッド2の上に行うた
め、ボンディング装置に線状パッド2の認識を行わせる
必要がある。しかし、第2の実施例では線状パッドを認
識させなくても、ボンディングの座標値のみの設定で同
一の線状パッドにワイヤボンディングする事が可能にな
る為、マウント時の支持用チップ1のずれがボンディン
グに悪影響を与えることは無い。
【0016】支持用チップは、シリコン基板(ウェハ
ー)の表面全体に単純な平行線状のパッド2を形成して
切断すればよいため、切断できる支持用パッドの寸法は
自由に設定することが可能である。つまり、線状パッド
に平行な方向の寸法は線状パッドのピッチの整数倍にな
り、垂直な方向では制約がない。さらに線状パッドのチ
ップがワイヤの直径の1/2以下であれば平行な方向の
寸法の制約も無くなる。したがって、あらゆるサイズの
支持用チップがこのウェハーから得ることが可能であ
り、新しいリードフレーム用に半導体素子(チップ)を
設計する必要は無い。
【0017】図4は本発明の第3の実施例の斜視図であ
る。本第3の実施例においては、平行な線状パッドが形
成された第1支持用チップ1A上にとひとまわり小さい
第2支持用チップ1Bが線状パッドが互いに直角に交わ
るように固定され、その上に、メインの半導体チップ3
と内部リード4とをマウントした構成となっている。内
部リード4のうち第1支持用チップ1A上の線状パッド
に接続される内部リードは特にL字状に形成されてい
る。この為、このように構成された第3の実施例におい
ても、内部リード4と半導体チップ3のパッドとの接続
に対してオーバーリードボンディングをする必要が無く
なる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、表面に平
行な線状パッドを有する支持用チップ上に半導体チップ
と内部リードとを固定し、この線状パッドを介して半導
体チップのパッドと内部リードとを接続している為、オ
ーバーリードボンディングをなくすことができる。しか
も支持用チップは多種類の半導体チップに適用できる
為、COC構造の半導体装置の製造コストを低減するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の斜視図。
【図2】第1の実施例における線状パッド部の拡大図。
【図3】本発明の第2の実施例における線状パッド部の
斜視図。
【図4】本発明の第3の実施例の斜視図。
【図5】従来例の斜視図。
【図6】オーバーリードボンディングを説明する為の斜
視図。
【図7】オーバーリードボンディングを説明する為の断
面図。
【図8】他の従来例の斜視図。
【図9】他の従来例の斜視図。
【符号の説明】
1,1A,1B,11 支持用チップ 2,2A 線状チップ 3 半導体チップ 4,4A〜4D 内部リード 5 ポリイミドテープ 6 パッド 7,7A〜7C,17A〜17D ワイヤ 8 ボール 10 アイランド 12 配線 13 絶縁膜 14 ヒートスプレッダー

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に複数の平行な線状パッドを有する
    半導体からなる支持用チップと、前記線状パッド上に搭
    載されたボンディングパッドを有する半導体チップと、
    前記線状パッド上に前記線状パッドと交差するように絶
    縁層を介して固定された内部リードとを含むことを特徴
    とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 ボンディングパッドと内部リードとは線
    状パッドを中継線とし導電性ワイヤにより接続されてい
    る請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 線状パッドはワイヤの直径の1/2以下
    のピッチで構成されている請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 支持用チップは面積の大きな第1支持用
    チップと、この第1支持用チップ上に固定された面積の
    小さな第2支持用チップとから構成されている請求項1
    記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 第1支持用チップ上の線状パッドと第2
    支持用チップ上の線状パッドとは交差している請求項4
    記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 線状パッド上に固定される内部リードは
    I字状リードとL字状リードとから構成されている請求
    項4又は請求項5記載の半導体装置。
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