JP2800967B2 - 積層形半導体装置の製造方法及びそれによる半導体パッケージ - Google Patents

積層形半導体装置の製造方法及びそれによる半導体パッケージ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、積層形半導体パッケ
ージに関し、特に、半導体チップ上にリードを接着する
リードオンチップ（Lead On Chip; 以下LOC という）の
方法でリードフレームのリードを半導体チップの上部ま
たは下部へ互いに交叉するように横断させることによっ
て少なくとも２つの半導体チップを実装し、または、絶
縁テープ上に形成されている金属薄膜リードを用いるテ
ープキャリア方式による自動ボンディング（Tape Autom
ated Bonding;TABという）の方法で少なくとも２つの半
導体チップをそれぞれ高密度で実装するための積層形半
導体装置の製造方法及びそれによる半導体パッケージに
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、集積回路（Integrated Circu
it;IC ）または大規模集積回路ＬＳＩなどの半導体チッ
プは、金属リードフレームに実装された後、樹脂で密封
されて印刷回路基板（Printed Circuit Board;以下PCB
という）上に実装される。
【０００３】このような樹脂封止形パッケージの一般的
な製造工程は、以下の通りである。まず、金属リードフ
レームに一定の間隔でパンチングされている長方形状の
ダイパッド上に半導体チップを所定の方法、例えば、銀
Ａｇまたはエポキシなどの接着剤や熱圧着などの方法で
実装した後、前記ダイパッドの周りに形成されているリ
ードの一方の側と前記半導体チップの電極パッドをワイ
ヤボンディングして接続させる。このとき、前記ダイパ
ッドは、少なくとも１つのタイバーにより支持されてい
る。前記半導体チップとワイヤを包んで保護するパッケ
ージボディを通常のモールディング工程によりモールデ
ィング部材、例えばエポキシモールディングコンパウン
ド（Epoxy Moulding Compound;以下EMC という）で形成
する。
【０００４】このような樹脂封止形の半導体パッケージ
は、より小さな印刷回路基板内に高密度に実装するため
に薄型化及び小型化が図られているが、一定の程度以上
には実装密度を向上させることは難しいのが現状であ
る。従って、半導体チップを直接印刷回路基板上に実装
するチップオンボード（Chip On Board;以下COB とい
う）の方法や、半導体チップまたは半導体パッケージを
積層する積層形パッケージなどの研究が進められてい
る。
【０００５】特に、メモリ用半導体チップの場合、入出
力端子であるリードを並列に連結してメモリの容量を増
加させる方法があり、このために同一のパッケージの少
なくとも２つのリードを積層し、または、２つの半導体
チップを積層した後、１つのパッケージボディとして樹
脂で封止する方法などが使用されている。
【０００６】図４は、従来の半導体パッケージの一例を
示すもので、図４（Ａ）は半導体パッケージの平面図で
あり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の断面図である。図４
（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、前記半導体パッケージ
１０は、シングルタイプのパッケージに関するもので、
ダイパッド１の上部に絶縁性接着剤５を介して半導体チ
ップ２が実装されており、前記半導体チップ２のボンデ
ィングパッドとリード３のインナリードがワイヤ４でボ
ンディングされており、エポキシモールドコンパウンド
でモールディングされてパッケージボディ６を形成して
いる。
【０００７】前記半導体パッケージ１０は、ＤＩＰ（Du
al In-line Package）（リードピンが２直列並行に配置
されているパッケージ）タイプまたはＱＦＰ（Quad Fla
t Package ）（四方にリードのあるフラットパッケー
ジ）タイプの表面実装形パッケージ構造を有する。ここ
で、ＥＭＣで成形されたパッケージボディ６の側面中央
部から外部へ突出されたアウタリードが実装方向に設け
られており、実装接続部がリードフレームの上部に接着
剤で接着され、それぞれの半導体チップパッドと電気的
に一対一で対応するインナリード間を金属ワイヤで連結
した後、ＥＭＣで成形して半導体パッケージ１０が最終
的に形成される。
【０００８】しかし、前記のような半導体パッケージ
は、小規模の半導体チップを実装するのに適するシング
ルタイプのものであって、大規模の半導体チップを実装
するパッケージに適用できないという欠点がある。
【０００９】図５は、従来の半導体パッケージの他の例
を示すもので、図５（Ａ）は半導体パッケージの平面図
であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の断面図である。
【００１０】図５（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、半導
体パッケージ２０は、リードオンチップの方法により半
導体チップ１２がダイパッドなしで直接リード１３に実
装された構造である。すなわち、多数個のリード１３の
インナリード部を絶縁接着テープ１１を介して半導体チ
ップ１２に接着した後、半導体チップ１２のボンディン
グパッド部とインナリード部を金属ワイヤ１４で傾斜に
なるようにボンディングし、ＥＭＣでモールディングし
てパッケージボディ１６を形成させたものである。
【００１１】しかしながら、このような半導体パッケー
ジ２０は、ダイパッドなしで半導体チップをインナリー
ド部に直接実装しているので、半導体チップの実装効率
を増大させることができるが、印刷回路基板上に半導体
パッケージを実装するとき、図４に添って説明したよう
に印刷回路基板への実装効率を向上させるのは困難であ
るという欠点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従って、この発明の目
的は、複数のリードのインナリード部を横方向へ横断す
るように配列形成し、インナリード部上に少なくとも２
つの絶縁性接着剤を媒介させて、少なくとも２つの半導
体チップを実装して接着するようにした高密度実装のた
めの積層形半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
【００１３】この発明の他の目的は、ＴＡＢの方法で絶
縁テープ上にインナリード部とアウタリード部を含む金
属パターンを形成した後、インナリード部に金属バンプ
を形成して複数の半導体チップを熱圧着方法で圧着させ
るようにした高密度実装のための積層形半導体装置の製
造方法を提供することにある。
【００１４】この発明のさらに他の目的は、両方向のリ
ードのインナリード部が互いに向き合うように横断させ
て接着剤を介して半導体チップを接着させた後、半導体
チップのボンディングパッド部とインナリード部を対角
方向にワイヤボンディングし、樹脂で封止してパッケー
ジボディを形成した積層形半導体パッケージを提供する
ことにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、リードオンチップの方法により半導体
チップを実装している積層形半導体装置の製造方法にお
いて、逆方向のリードをインナリード部の長手方向に対
して直交する方向に部分的に重なるように交互に配列す
る段階と、インナーリードの上部に絶縁接着剤を介して
少なくとも２つの半導体チップを接着して実装する段階
と、半導体チップのボンディングパッドと、インナリー
ドとを所定の角度で傾斜した金属ワイヤを用いてワイヤ
ボンディングする段階と、前記ボンディングされた構造
体をエポキシモールドコンパウンドでモールディングし
てパッケージボディを形成する段階とから成ることを特
徴とする。
【００１６】この発明による積層型半導体装置に製造方
法の他の特徴は、ＴＡＢ方法により半導体チップが実装
される積層形半導体装置の製造方法において、絶縁テー
プ上に、インナリードとアウタリードを含む金属配線パ
ターンの、逆方向のリードを、インナリード部の長手方
向に対して直交する方向に部分的に重なるように交互に
配列する段階と、インナリードの上部に金属バンプを形
成する段階と、金属バンプ上に複数の半導体チップを実
装し、前記インナリードの上部に形成された金属バンプ
と半導体チップのボンディングパッドを熱圧着方法によ
り圧着させる段階と、半導体チップを保護するために樹
脂で封止する段階とから成る点にある。
【００１７】この発明による積層型半導体装置用パッケ
ージの特徴は、リードフレームのリードが上部又は下部
に接着部剤を介して複数の半導体チップが実装され、半
導体チップのボンディングパットとリードフレームのイ
ンナリードがワイヤボンディングされた後、エポキシモ
ールドコンパウンドでモールディングされて形成された
半導体パッケージにおいて、逆方向のリードがインナリ
ード部の長手方向に対して直交する方向に部分的に重な
るように交互に配列され、前記リードの下部に接着剤が
塗布されて少なくとも２個の半導体チップが実装され、
前記リードと半導体チップのボンディングパッドは傾斜
しているワイヤによってワイヤボンディングされてお
り、前記ワイヤボンディング部と半導体チップを保護す
るためにモールディングされて形成された点にある。
【００１８】
【実施例】以下、添付の図面を参照してこの発明による
積層形半導体装置の製造方法及びそれによる半導体パッ
ケージの好ましい一実施例を詳細に説明する。
【００１９】図１（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明による
積層形半導体装置３０の製造工程図である。
【００２０】図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ま
ず、方向性が逆のリード３３のインナリード部３１を少
なくとも２個ずつ互いに横方向、すなわち図１及び図２
より明らかなように上記インナリード部３１の長手方向
に対して直交する方向に、部分的に重なるように方向性
が逆のインナリード部３１を交互に配列する。そして、
前記インナリード部３１の上部に絶縁性両面接着テープ
３２を少なくとも２個以上ずつを一組として接着させリ
ード３３を固定設置し、前記両面接着テープ３２上に半
導体チップ３４を実装して接着させる。
【００２１】次に、銀線または金線のようなワイヤを傾
斜させてボンディングすることによって、前記半導体チ
ップ３４のボンディングパッド部３５をインナリード部
３１に電気的に接続する。その後、ワイヤボンディング
された領域と半導体チップの領域を保護するためにＥＭ
Ｃで封止してパッケージボディ３０を形成する。このよ
うな方法は、リードオンチップの実装方法により遂行さ
れる。
【００２２】なお、添付の図面に示されていないが、こ
のような半導体チップの実装方法はＴＡＢ方法によって
も行なうことができる。すなわち、この場合には、ま
ず、ポリイミド，ポリエステル，ポリエーテルスルホン
ＰＥＳ，ポリパラアニック酸ＰＰＡ（Polyparaanic Aci
d ）などの絶縁材質で形成されたベースフィルムの両側
にパンチング加工で半導体チップを実装するためのデバ
イス孔を形成する。
【００２３】次に、前記ベースフィルム上に付けられた
１８〜３５μm 厚さの銅などの金属薄膜が写真蝕刻され
てインナリード及びアウタリードを含む金属配線を形成
する。そして、前記インナリードの端部に熔融されたソ
ルダを落として電気伝導性に優れた金属バンプを形成す
る。
【００２４】次に、前記金属バンプ上に多数の半導体チ
ップを実装した後、半導体チップとリードが熱圧着法を
用いて電気的に接続される。そして、前記バンプされた
半導体チップを保護するために樹脂で封止してパッケー
ジボディを形成する。
【００２５】このような方法により製造される半導体パ
ッケージの一実施例を以下に説明する。
【００２６】図２は、この発明による積層形半導体パッ
ケージ４０の断面図である。
【００２７】まず、リードフレームのインナリード３１
とアウターリードとを含む逆方向のリード３３が、横方
向、すなわち、図１、図２から明らかなようにインナー
リード部３１の長手方向に対して直交する方向へ配列さ
れ、互いにパッケージボディ３７を横断するように形成
されている。
【００２８】次に、前記インナリード３１の下部に絶縁
性の両面接着剤３２が塗布されて少なくとも２つの半導
体チップ３４が実装される。
【００２９】そして、前記インナリード３１上に実装さ
れた半導体チップ３４の左側上端のパッドとインナリー
ド３１を金属線３６で傾斜になるようにワイヤボンディ
ングし、半導体チップ３４の右側上端のパッドを金属線
３６で傾斜になるようにワイヤボンディングする（図１
（Ｂ）参照）。
【００３０】次に、前記インナリード３１と半導体チッ
プ３４のボンディングパッドが横方向へワイヤボンディ
ングされた後、ワイヤボンディング部と半導体チップを
保護するためにＥＭＣでモールディングしてパッケージ
ボディ３７を形成する。
【００３１】図３は、半導体パッケージが印刷回路基板
に実装された状態を示す図面であって、図３（Ａ）は従
来の半導体パッケージの実装図であり、図３（Ｂ）はこ
の発明による半導体パッケージの実装図である。図３
（Ａ）は、従来の方法で印刷回路基板５０上に半導体パ
ッケージ４１が４個実装されたことを示しており、一
方、図３（Ｂ）は、この発明に基づいて印刷回路基板５
０上に半導体パッケージ４１が２個実装されたことを示
している。従って、この発明に基づいてどの程度印刷回
路基板への実装効率が増大したかを容易に理解できよ
う。
【００３２】
【発明の効果】上述したごとく、この発明による積層形
半導体装置の製造方法及びそれによる半導体パッケージ
によれば、１つのパッケージ内に複数個の半導体チップ
を搭載することが可能となるので、大規模の半導体装置
に適合させることができる。さらに、パッケージの密度
向上及び配線距離の短縮による情報の伝達速度が向上す
る。また、印刷回路基板上にランドパターンの数が低減
し、印刷回路基板の設計が簡略化して単一のチップパッ
ケージのモジュール化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明による積層
形半導体装置の製造工程図である。
【図２】この発明による積層形半導体パッケージの断面
図である。
【図３】図３は、半導体パッケージがプリント回路基板
に実装された状態を示す図面であって、図３（Ａ）は従
来の半導体パッケージの実装図であり、図３（Ｂ）はこ
の発明による半導体パッケージの実装図である。
【図４】従来の半導体パッケージの一例を示すものであ
って、図４（Ａ）は半導体パッケージの平面図であり、
図４（Ｂ）は図４（Ａ）の断面図である。
【図５】従来の半導体パッケージの他の例を示すもので
あって、図５（Ａ）は半導体パッケージの平面図であ
り、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の断面図である。
【符号の説明】
３１ インナリード ３２ 接着部材 ３３ リード ３４ 半導体チップ ３５ ボンディングパッド ３６ ワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朴 政 一 大韓民国ソウル市城北区長位３洞270− 37 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 25/04 H01L 25/18 H01L 21/60 H01L 23/50

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リードオンチップの方法により半導体チ
    ップを実装している積層形半導体装置の製造方法におい
    て、 逆方向のリードを、インナリード部の長手方向に対して
    直交する方向に部分的に重なるように交互に配列する段
    階と、 インナリードの上部に絶縁接着部材を介して少なくとも
    ２つの半導体チップを接着して実装する段階と、 前記半導体チップのボンディングパッドとインナリード
    とを所定の角度で傾斜した金属ワイヤを用いてワイヤボ
    ンディングする段階と、 前記ボンディングされた構造体をエポキシモールドコン
    パウンドでモールディングしてパッケージボディを形成
    する段階とから成ることを特徴とする積層形半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項２】 ＴＡＢ方法により半導体チップが実装さ
    れる積層形半導体装置の製造方法において、 絶縁テープ上にインナリードとアウタリードを含む金属
    配線パターンの、逆方向のリードを、インナリード部の
    長手方向に対して直交する方向に部分的に重なるように
    交互に配列する段階と、 インナリードの上部に金属バンプを形成する段階と、 前記金属バンプ上に複数の半導体チップを実装し、前記
    インナリードの上部に形成された金属バンプと半導体チ
    ップのボンディングパッドを熱圧着方法により接着する
    段階と、 半導体チップを保護するために樹脂で封止する段階とか
    ら成ることを特徴とする積層形半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 リードフレームのリード上部又は下部に
    接着剤を介して複数の半導体チップが実装され、半導体
    チップのボンディングパットとリードフレームのインナ
    リードがワイヤボンディングされた後、エポキシモール
    ドコンパウンドでモールディングされて形成された半導
    体パッケージにおいて、 逆方向のリードがインナリード部の長手方向に対して直
    交する方向に部分的に重なるように交互に配列され、前
    記リードの下部に接着剤が塗布されて少なくとも２つの
    半導体チップが実装され、前記リードと半導体チップの
    ボンディングパッドは傾斜しているワイヤによってワイ
    ヤボンディングされており、前記ワイヤボンディング部
    と半導体チップを保護するためにモールディングされて
    形成されたことを特徴とする半導体パッケージ。
  4. 【請求項４】 前記各リードと前記半導体チップとの間
    に、絶縁接着剤が少なくとも２ヶ所塗布されたことを特
    徴とする請求項３記載の半導体パッケージ。
  5. 【請求項５】 前記リードは、少なくとも２個ずつ互い
    にインナリード部の長手方向に対して直交する方向に部
    分的に重なるように、方向性が逆のインナリードが交互
    に配列形成されたことを特徴とする請求項３記載の半導
    体パッケージ。
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