JP3093603B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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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、リードフレームを用い
て実装される半導体装置に係り、特にリードフレームの
ダイパッドの両面に半導体チップを搭載した半導体装置
およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の実装工程では、42
アロイ、Cu等の材料で作られたリードフレームのダイ
パッドの片面に単一の半導体チップを搭載し、この半導
体チップのボンディングパッドとリードフレームのイン
ナーリードとをAu、Al、Cu等の金属細線でワイヤ
ボンディングし、さらに半導体チップおよびボンディン
グワイヤを外部環境から保護するために、半導体チッ
プ,ボンディングワイヤ及びリードフレームを絶縁性樹
脂材で樹脂封止するようにしていた。
【0003】一方、近年の電子機器,特に情報機器,小
型携帯端末機器等は多機能化・高機能化されているの
で、電子機器に搭載される半導体装置の数が増加してき
ている。したがって、上記従来のような単一の半導体チ
ップを1つのリードフレームに搭載して構成される半導
体装置を用いていたのでは、電子機器の小型化・軽量化
および製造コストの低減という要請に応えることは困難
である。
【0004】そこで、電子機器の機能・性能を阻害する
ことなく電子機器の小型化・軽量化を実現するためのひ
とつの手段として、マルチチップパッケージ技術が提案
されている。これは、1個の半導体装置内に複数個の半
導体チップを搭載し、この半導体装置を用いて電子機器
を構成することにより、電子機器に搭載される半導体装
置の数を低減し、ひいては電子機器内における全体とし
ての半導体装置の実装面積を低減しようとする技術であ
る。すなわち、複数個の半導体チップを1つのパッケー
ジに搭載することにより、電子機器への半導体装置の搭
載数量と半導体装置の実装面積とを低減して、電子機器
に必要な機能・性能を維持しながら、電子機器の小型
化,軽量化をはかるものである。
【0005】以下、現在提案されているマルチチップパ
ッケージ技術の例について説明する。
【0006】まず、図13aに示す半導体装置は、特開
平5−47999号公報に開示される技術によるもので
あって、2つのリードフレーム30a,30bの各ダイ
パッド31a,31bの片面に各々半導体チップ32
a,32bを搭載し、このリードフレーム30a,30
b同士を絶縁フィルム33を介して張り合わせ、それぞ
れ樹脂29により封止することにより、マルチチップパ
ッケージングを実現している。製造工程では、図14に
示すように、一方のリードフレーム30aのダイパッド
31aの片面に一方の半導体チップ(図示せず)を搭載
し、トランスファモールドにより、半導体チップとリー
ドフレーム30aの半導体チップが搭載された面のみを
樹脂29で封止する。以上と同様に、他方のリードフレ
ーム30bのダイパッド31bの片面に半導体チップ
(図示せず)を搭載して、トランスファーモールドによ
り、これを樹脂29で封止する。その後、片側のみ樹脂
封止された2枚のリードフレーム30a,30bを互い
に絶縁フィルム33を介して貼合わせている。以下、こ
のような半導体装置を多層リードフレームを有する半導
体装置という。
【0007】また、図13bに示される半導体装置は、
特開平1−272144号公報,特開平5−12146
2号公報に開示される技術によるものであって、1枚の
リードフレーム30のダイパッド31の両面に2つの半
導体チップ32a,32bをそれぞれ導電性接着剤等の
接着層34a,34bを介して搭載することにより、マ
ルチチップパッケージングを実現している。製造工程で
は、図15aに示すように、リードフレーム30のダイ
パッド31の片面に一方の半導体チップ32aを搭載し
てワイヤボンディングを行ない、図15bに示すよう
に、トランスファモールドにより、一方のトランスファ
モールド金型39内で樹脂40aによる封止を行なう。
その後、図15c,図15dに示すように、リードフレ
ーム30の他方の面に半導体チップ32bを設置し、ト
ランスファモールド金型39により、樹脂40bによる
封止を行なう。以下、このような半導体装置を単層リー
ドフレームを有する半導体装置という。
【0008】一般に、上記従来の図13aに示すような
多層リードフレームを用いた半導体装置と、図13bに
示す単層リードフレームを用いた半導体装置とには、以
下のような長所,短所がある。
【0009】図13aに示す多層リードフレームを備え
た半導体装置では、半導体チップを搭載した2枚のリー
ドフレームを貼合わせた構成であるため、ひとつの半導
体装置に対して2枚のリードフレームを必要とする。し
たがって、リードフレーム,絶縁性フィルムの材料費や
加工費等が余分に必要となる。また、それらのリードフ
レームを貼合わせるための工程や設備も必要となるた
め、製造コストも高くつく。さらに、図14に示すよう
に、リードフレームの片面のみに樹脂封止した際、樹脂
封止された面と対向する面はリードフレームが露出した
状態となっているが、露出したリードフレーム面はのち
の工程で行なう2枚のリードフレームの貼合わせを歩留
りよく行なうため、封止用樹脂のにじみ出しによる樹脂
ばりの付着が生じないようトランスファーモールド金型
は極めて高精度で設計加工する必要があり、そのためト
ランスファーモールド金型の価格が高くつく。
【0010】一方、単層リードフレームを備えた半導体
装置では、多層リードフレームを有する半導体装置に比
較して、構成材料や工程が少なくて済み、かつ金型もそ
れほど高精度でなくてもよいので、製造コストはより安
価となる。ただし、図15に示すように、トランスファ
モールド工程では、トランスファーモールド金型および
封止装置が、パッケージの表裏を区別するために少なく
とも2組必要となるので、設備コストが高くつくととも
に、半導体装置の生産ラインの品種変更の際において
は、トランスファーモールド金型の交換を2回行なわな
ければならず、柔軟な多品種小量生産に対応することが
困難である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、マルチ
チップパッケージングにおける単層リードフレームを有
する半導体装置と多層リードフレームとを有する半導体
装置とは、互いに長所と短所とがあるが、両者に共通す
る問題として下記のような問題があった。
【0012】上記特開平1−272144号公報の第7
図及び第7x図には、多層リードフを有する半導体装置
では、各リードフレームの各インナーリードと半導体チ
ップの各ボンディングパッドとの間でワイヤボンディン
グを行なった構造が記載されている。しかし、このよう
な構造では、各半導体チップの動作周波数や電圧が異な
った場合、インナーリード間で電気信号の干渉(クロス
トーク)が発生し、半導体装置の特性を著しく低下させ
る虞れがある。また、2枚張り合わされたリードフレー
ムのアウターリードからどのようにして2つの信号を分
離して取り出すことも容易ではない。
【0013】そこで、このような場合には、特開平1−
272144号公報の第5図に示すような接続方法を採
る必要がある。本願に添付した図16a及び図16b
は、上記公報の第5図に相当する接続方法をダイパッド
の両面に1つずつの半導体チップを搭載した半導体装置
に適用した状態を示す図である。図16aは、単層リー
ドフレームを有する半導体装置における半導体チップ3
2a、32bのボンディングパッドとリードフレーム3
0のインナーリード37とのワイヤボンディング状態を
示す斜視図であり、図16bはそのときの樹脂封止され
た半導体装置の外部リードの電極配置を示す平面図であ
る。図16aにおいて、インナーリード37a1〜37a8
は図中表側の第1半導体チップ32aのボンディングパ
ッドとボンディングワイヤを介して接続され、インナー
リード37b1〜37b8は図中裏側の第2半導体チップ3
2bのボンディングパッドとそれぞれボンディングワイ
ヤ36を介して接続されている。そして、同図に示すよ
うに、相隣接するインナーリードに対して、第1半導体
チップ32a及び第2半導体チップ32bのボンディン
グパッドと交互に接続されている。したがって、図16
bに示すように、樹脂封止された半導体装置29におい
て、第1半導体チップ側32aに接続された外部リード
端子38a1〜38a8と第2半導体チップ側32bに接続
された外部リード端子38b1〜38b8とが交互に配置さ
れている。
【0014】一方、単層リードフレームを有する半導体
装置では、特開平1−272144号公報の第5図に開
示されるごとく、やはり、相隣接するインナーリードに
対して、表裏の半導体チップのボンディングパッドが交
互に接続されている。このような構造とせざるを得ない
のは、下記理由による。インナーリード数や半導体チッ
プのボンディングパッド数が多い半導体装置では、イン
ナーリードやボンディングパッドが半導体チップの各辺
のほぼ全域に互いに近接した位置に形成する必要があ
る。したがって、同公報中の第5図において、例えば相
隣接する3本のインナーリードをいずれも同じ半導体チ
ップのボンディングパッドに接続すると、ボンディング
ワイヤの長さが過大となり過ぎる。そのため、トランス
ファモールド工程等において、樹脂の流れによる圧力に
よってボンディングワイヤが大きく流れ(いわゆる“ワ
イヤ流れ”)、ボンディングワイヤ同士やボンディング
ワイヤと半導体チップとの接触が生じたり、ボンディン
グワイヤの断線が生じる等の虞れがあるからである。
【0015】しかしながら、上記従来のような相隣接す
るインナーリードが交互に2つの半導体チップに接続さ
れる構造では、隣接するインナーリードの間隔は120
〜250μmと狭い。そして、各半導体チップ32a,
32bの動作周波数や電圧が異なる場合、隣接するイン
ナーリード同士は互いに異なる半導体チップに接続され
ているので、相隣接するインナーリード間で電気信号の
干渉(クロストーク)が発生し、半導体装置の特性を著
しく低下させる虞れがある。また、上記従来のもので
も、ボンディングワイヤの長さが不均一になり、かつど
うしても一部のボンディングワイヤが長くなり過ぎると
いう問題が依然として存在する。特に、リードフレーム
数が多くなると、コーナー部におけるボンディングワイ
ヤ間の間隔が狭くなるため、トランスファモールディン
グ工程において、いわゆる“ワイヤー流れ”が生じる
と、ボンディングワイヤ同士の接触を生じる確率が増大
する。
【0016】以上のように、多層リードフレームを有す
る半導体装置においても、単層リードフレームを有する
半導体装置においても、各半導体チップの信号の干渉に
より半導体装置の特性の劣化を招く虞れがあった。ま
た、ボンディングワイヤの局部的な間隔の狭小化や、一
部のボンディングワイヤの長さが過大になることによ
り、半導体装置の製造歩留まりや信頼性の低下を招く虞
れがあった。
【0017】次に、別の問題として、下記の問題があ
る。単層リードフレームを有する半導体装置の製造方法
においては、図17a及び図17bに示すように、ダイ
パッド31の一方の面に搭載された第1半導体チップ3
2aについてワイヤボンディング工程を行なった後、リ
ードフレーム30を裏返しにして、ダイパッド31の他
方の面に搭載された第2半導体チップ32bについての
ワイヤボンディング工程を行なう。その際、すでに設け
られた裏面のボンディングワイヤ36が、リードフレー
ム30を支持して加熱する加熱支持台42の一部と接
触、干渉するおそれがある。このような干渉が生じる
と、すでに設けられたボンディングワイヤ36の切断や
変形が生じ、半導体装置の信頼性を損なわせる虞れがあ
った。また、リードフレームのインナーリード間隔は通
常数百μmの微細な寸法で加工されており、そのために
特定のインナーリードの保持および、すでにボンディン
グされたボンディングワイヤが加熱支持台42と接触、
干渉しないように空間を設けるような高精度な加熱支持
台42の作製加工はきわめて困難で設備コストが著しく
増大する。
【0018】本発明の第1の目的は、リードフレームの
両面に半導体チップを搭載しながら、半導体チップのコ
ーナー部におけるボンディングワイヤ間隔の狭小化やボ
ンディングワイヤの長さが局所的に過大になるのを防止
しうる半導体装置又はその製造方法を提供することにあ
る。
【0019】本発明の第2の目的は、1つのリードフレ
ームのダイパッドの両面に半導体チップを搭載した半導
体装置の製造工程において、ワイヤボンディング工程で
使用される加熱支持台とボンディングワイヤや半導体チ
ップとの干渉を回避しうる製造方法を提供することにあ
る。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記各目的を達成するた
めに本発明が講じた基本的な手段は、ダイパッドの両面
に搭載される各半導体チップを、相対応する各辺のダイ
パッド上への投影線が互いに交差するように、配置する
ことにより、インナーリードの先端部と各半導体チップ
の各辺部にあるボンディングパッドとが各辺毎に対峙す
る構造とすることにある。
【0021】そして、上記第1の目的を達成するため
に、本発明では、請求項1〜15に記載されている手段
を講じている。
【0022】請求項1の発明が講じた手段は、半導体装
置に、ダイパッドと、上記ダイパッドに向かって延び先
端が上記ダイパッドに近接する複数のインナーリード
と、該各インナーリードから導出されるアウターリード
とを有するリードフレームと、上記リードフレームの上
記ダイパッドの第1面上に搭載され多角形の平面形状を
有する第1半導体チップと、上記リードフレームの上記
ダイパッドの第2面上に搭載され上記第1半導体チップ
とは同じ辺数からなる多角形の平面形状を有する第2半
導体チップと、上記第1及び第2半導体チップの各辺部
に複数個ずつ設けられたボンディングパッドと、上記イ
ンナーリードと上記ボンディングパッドとの間を接続す
るボンディングワイヤとを設ける。そして、上記各半導
体チップを構成する多角形の相対応する辺の上記ダイパ
ッドへの投影線が互いに所定の角度で交差するように配
置する構成としたものである。
【0023】請求項2の発明が講じた手段は、請求項1
の発明において、上記各インナーリードの先端を、上記
各半導体チップの各頂点を接続して構成される多角形を
外方に拡大してなる仮想多角形の各辺上に位置し、かつ
上記仮想多角形の各辺が上記各半導体チップの各辺に対
峙するように設け、上記仮想多角形の各辺に位置するイ
ンナーリードの数を上記仮想多角形の各辺が対峙する各
半導体チップの各辺部に設けられた上記ボンディングパ
ッドの数と同じとしたものである。
【0024】請求項3の発明が講じた手段は、請求項2
の発明において、上記仮想多角形の各辺に位置する各イ
ンナーリードを、同じ半導体チップの1つの辺部のボン
ディングパッドに接続し、かつ上記仮想多角形の相隣合
う2つの辺に位置する各インナーリードを、互いに異な
る半導体チップのボンディングパッドに接続する構成と
したものである。
【0025】請求項4の発明が講じた手段は、請求項1
の発明において、上記各インナーリードの連続する複数
個を上記各半導体チップのうちの1つの半導体チップ上
のボンディングパッドに接続する構成としたものであ
る。
【0026】請求項5の発明が講じた手段は、請求項1
の発明において、上記各半導体チップが同じ大きさを有
するものである場合、上記ダイパッドを、上記2つの半
導体チップの平面形状を構成する2つの多角形を重ね合
わせて形成される図形の輪郭線にほぼ等しい形状を有す
るように構成したものである。
【0027】請求項6の発明が講じた手段は、請求項1
の発明において、上記各半導体チップが互いに異なる大
きさを有する場合、上記ダイパッドを、少なくとも上記
各半導体チップのうちいずれか大きい方の半導体チップ
の平面形状を構成する多角形にほぼ等しい形状を有する
ように構成したものである。
【0028】請求項7の発明が講じた手段は、請求項1
の発明において、上記各半導体チップの平面形状をいず
れも四角形としたものである。
【0029】請求項8の発明が講じた手段は、請求項7
の発明において、上記リードフレームが、上記各アウタ
ーリードの後端部を支持する4つの部材からなる四角形
の外枠部材を有するものであり、上記各半導体チップが
いずれも四角形の平面形状を有するものである場合、上
記第1半導体チップを、その平面形状を構成する四角形
の各辺が上記外枠部材の各部材に平行となる標準位置に
設置し、上記第2半導体チップを、その平面形状を構成
する四角形の各辺が上記外枠部材の各部材に対して所定
角度で傾いた傾き位置に設置したものである。
【0030】請求項9の発明が講じた手段は、請求項8
の発明において、上記2つの半導体チップが同じ大きさ
である場合、上記ダイパッドを、上記2つの半導体チッ
プの平面形状を構成する2つの多角形を重ね合わせて形
成される図形の輪郭線にほぼ等しい形状を有するように
構成したものである。
【0031】請求項10の発明が講じた手段は、請求項
9の発明において、上記リードフレームに、上記アウタ
ーリードの先端部を接続し、上記外枠部材の各部材と平
行な4つの部材からなる中間枠部材と、上記ダイパッド
を構成する図形の各頂点部のうち上記第2半導体チップ
を構成する四角形の少なくとも2つの相対向する頂点に
該当する頂点部から延びて、上記中間枠部材の2つの部
材の各一部位に接続されるサポート部材とを設ける構成
としたものである。
【0032】請求項11の発明が講じた手段は、半導体
装置に、ダイパッドと、上記ダイパッドに向かって延び
先端が上記ダイパッドに近接する複数のインナーリード
と、該各インナーリードから導出されるアウターリード
と、該各アウターリードの後端部を支持する4つの部材
からなる四角形の外枠部材とを有する1つのリードフレ
ームと、上記リードフレームの上記ダイパッドの第1面
上に搭載され上記外枠部材の各部材に平行な4つの辺か
らなる四角形の平面形状を有する第1半導体チップと、
上記リードフレームの上記ダイパッドの第1面上に上記
第1半導体チップに隣接して搭載され上記外枠部材の各
部材から所定角度で傾いた4つの辺からなる四角形の平
面形状を有する第2半導体チップと、上記リードフレー
ムの上記ダイパッドの第2面上に上記ダイパッドを介し
上記第1半導体チップに対向して搭載され上記外枠部材
の各部材から所定角度で傾いた4つの辺からなる四角形
の平面形状を有する第3半導体チップと、上記リードフ
レームの上記ダイパッドの第2面上に上記ダイパッドを
介し上記第2半導体チップに対向して搭載され上記外枠
部材の各部材に平行な4つの辺からなる四角形の平面形
状を有する第4半導体チップと、上記第1〜第4半導体
チップの各辺部に複数個ずつ設けられたボンディングパ
ッドと、上記インナーリードと上記ボンディングパッド
との間を接続するボンディングワイヤとを設ける構成と
したものである。
【0033】請求項12の発明が講じた手段は、請求項
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10又は11の
発明において、上記リードフレームを、互いに同一形状
を有する2つのリードフレームを貼合わせてなる積層構
造を有するように構成したものである。
【0034】請求項13の発明が講じた手段は、半導体
装置の製造方法として、リードフレームのダイパッドの
第1面上に多角形の平面形状を有する第1半導体チップ
を載置して、第1半導体チップを接着剤によりダイパッ
ド上に固定する第1工程と、上記ダイパッドの第2面上
に上記第1半導体チップとは同じ辺数からなる多角形の
平面形状を有する第2半導体チップを載置して、第2半
導体チップを接着剤によりダイパッドに固定する第2工
程と、上記第1半導体チップのボンディングパッドとイ
ンナーリードとの間をボンディングワイヤを介して接続
する第3工程と、上記第2半導体チップのボンディング
パッドとインナーリードとの間をボンディングワイヤを
介して接続する第4工程と、上記第1及び第2半導体チ
ップと上記ボンディングワイヤと上記インナーリードと
を樹脂内に埋設するように樹脂で封止する第5工程とを
設け、上記第1及び第2工程では、上記各半導体チップ
を構成する多角形の相対応する辺の上記ダイパッドへの
投影線が互いに所定の角度で交差するように配置する方
法である。
【0035】請求項14の発明が講じた手段は、請求項
13の発明において、上記第1及び第2工程では、上記
各インナーリードの先端が上記各半導体チップの各頂点
を接続して構成される多角形を外方に拡大してなる仮想
多角形の各辺上に位置しかつ上記仮想多角形の各辺に位
置するインナーリードの数が上記仮想多角形の各辺が対
峙する各半導体チップの各辺部に設けられた上記ボンデ
ィングパッドの数と同じであるリードフレームを用い、
上記第3及び第4工程では、上記仮想多角形の各辺に位
置する各インナーリードを同じ半導体チップの1つの辺
部のボンディングパッドに接続し、かつ上記仮想多角形
の相隣合う2つの辺に位置する各インナーリードを互い
に異なる半導体チップのボンディングパッドに接続する
方法である。
【0036】また、上記第2の目的を達成するために、
本発明では、請求項15〜19に記載される手段を講じ
ている。
【0037】請求項15の発明が講じた手段は、請求項
14の発明において、上記第3工程では、上記各インナ
ーリードのうち上記仮想多角形の第1半導体チップの各
辺に対峙する辺に位置するインナーリードと、上記ダイ
パッドの上記第1半導体チップの各コーナー部に対応す
る部位とを第1加熱支持台により支持した状態で加熱し
ながらワイヤボンディングを行ない、上記第4工程で
は、上記各インナーリードのうち上記仮想多角形の第2
半導体チップの各辺に対峙する辺に位置するインナーリ
ードと、上記ダイパッドの上記第2半導体チップの各コ
ーナー部に対応する部位とを第2加熱支持台により支持
した状態で加熱しながらワイヤボンディングを行なう方
法である。
【0038】請求項16の発明が講じた手段は、請求項
14の発明において、上記第3工程では、上記第2半導
体チップの中央部と上記インナーリードのうち上記仮想
多角形の上記第1半導体チップの各辺に対峙する辺に位
置するインナーリードとを加熱支持台により支持しなが
らワイヤボンディングを行ない、上記第4工程では、上
記第3工程における上記加熱支持台の位置を平面上で回
転させて、上記第1半導体チップの中央部と上記インナ
ーリードのうち上記仮想多角形の上記第2半導体チップ
の各辺に対峙する辺に位置するインナーリードとを加熱
支持台により支持しながらワイヤボンディングを行なう
方法である。
【0039】請求項17の発明が講じた手段は、請求項
16の発明において、上記第1及び第2半導体チップと
して第1半導体チップが第2半導体チップよりも大きい
ものを用い、上記第3及び第4工程では、まず、第1半
導体チップに対してワイヤボンディングを行なった後、
第2半導体チップについてワイヤボンディングを行なう
方法である。
【0040】請求項18の発明が講じた手段は、請求項
13の発明において、上記第1及び上記第2工程では、
いずれも硬化の完了に要する規定時間が相等しい硬化性
樹脂を用い、第1工程で使用する硬化性樹脂の硬化を行
なう時間は上記規定時間よりも短くする方法である。
【0041】請求項19の発明が講じた手段は、請求項
13の発明において、上記第5工程では、上記第1半導
体チップの樹脂封止と上記第2半導体チップの樹脂封止
とを同時に行なう方法である。
【0042】
【作用】以上の各請求項の手段により、下記の作用が奏
される。
【0043】請求項1の発明では、ダイパッドの表裏に
配設される2つの半導体チップの各辺部の位置が互いに
交差するようにずれているので、インナーリードと各辺
部に設けられたボンディングパッドとを接続するボンデ
ィングワイヤの間隔をほぼ均一化することができる。す
なわち、ダイパッドの表裏の同じ位置に2つの半導体チ
ップが配設された場合のごとく各半導体チップのコーナ
ー部でボンディングワイヤ同士の間隔が狭小化するのが
防止される。
【0044】請求項2の発明では、各半導体チップの各
辺と仮想多角形の各辺とが相対峙しており、各半導体チ
ップの各辺部のボンディングパッドと仮想多角形の各辺
に位置するインナーリードとを相対応させてボンディン
グワイヤにより接続することが可能となるので、ボンデ
ィングワイヤ同士の間隔がさらに均一化される。
【0045】請求項3の発明では、仮想多角形の各辺に
位置するインナーリードが交互に表裏の半導体チップ上
のボンディングパッドに接続される。しかも、相対峙す
る各半導体チップの各辺部のボンディングパッドとイン
ナーリードとがボンディングワイヤにより接続されるの
で、各ボンディングワイヤの長さが確実に均一化され
る。したがって、トランスファモールド工程における
“ワイヤ流れ”によるボンディングワイヤ同士の接触,
断線等を有効に防止することが可能となる。また、相隣
合うインナーリードが交互に表裏の半導体チップに接続
される場合の如きボンディングワイヤ間における各半導
体チップの信号同士の干渉が防止されることになる。
【0046】請求項4の発明では、相隣合うインナーリ
ードが交互に表裏の半導体チップに接続されるような組
み合わせが低減されるので、ボンディングワイヤ間にお
ける各半導体チップの信号同士の干渉が防止される。
【0047】請求項5又は6の発明では、搭載する半導
体チップの大きさに応じてダイパッドの形状を変更する
ことで、ダイパッドの面積が可及的に低減される。
【0048】請求項7,8,9の発明では、最も汎用性
のあるいわゆるQFPタイプのパッケージについて、上
記請求項1,2,5の発明の作用がそれぞれ得られるこ
とになる。
【0049】請求項10の発明では、サポート部材の長
さが低減されるので、強度が向上することになる。
【0050】請求項11の発明では、ダイパッドの各面
上に2つずつの半導体チップを搭載するようにした半導
体装置において、ダイパッドの同じ位置で両面に配置さ
れる半導体チップ同士が互いに傾いて配置されているの
で、請求項1の発明の作用が得られる。一方、ダイパッ
ドの一方の面上に配置される各半導体チップ同士が互い
に傾いて配置されているので、各半導体チップのコーナ
ー同士が相対峙する組み合わせが生じることがない。そ
の結果、ダイパッドの面積が可及的に低減されることに
なる。
【0051】請求項12の発明では、リードフレームが
2枚貼合わせタイプのものについても、上記請求項1の
発明の作用が得られることになる。
【0052】請求項13の発明では、第3,第4工程に
おいて、各ボンディングワイヤの間隔がほぼ均一化さ
れ、各半導体チップのコーナー部でボンディングワイヤ
同士の間隔が狭小化していないので、樹脂封止を行う第
5工程における樹脂の流れがスムーズとなり、“ワイヤ
流れ”によるボンディングワイヤ同士の接触,断線等が
防止されることになる。
【0053】請求項14の発明では、請求項13の発明
の作用に加え、各ボンディングワイヤの長さも確実に均
一化されるので、樹脂封止工程において特に長いボンデ
ィングワイヤに樹脂の流れによる力が作用して大きな
“ワイヤ流れ”をきたすことがない。したがって、ボン
ディングワイヤ同士の接触,断線等が確実に防止される
ことになる。また、各半導体チップの信号同士の干渉を
生ぜしめることのない半導体装置が容易に製造されるこ
とになる。
【0054】請求項15の発明では、2つの半導体チッ
プのボンディングパッドとインナーリードとをボンディ
ングワイヤで接続する第3及び第4工程において、ボン
ディングワイヤが存在しない空白状態となっている各半
導体チップのコーナー部に位置するダイパッドの部位と
インナーリードとが各加熱支持台により支持される。し
たがって、半導体チップと加熱支持台との接触による半
導体チップの損傷を回避しながら、ボンディングワイヤ
と加熱支持台との干渉を回避することが容易となる。
【0055】請求項16の発明では、第3工程において
は加熱支持台の一部で第1半導体チップに接続されるイ
ンナーリードを支持している。そして、第3工程の終了
後、第4工程で加熱支持台を平面上で回転させること
で、上記加熱支持台の一部が第2半導体チップに接続さ
れるインナーリードを支持するように回転される。した
がって、1つの加熱支持台を用いて、各半導体チップに
対するワイヤボンディング作業を行うことが可能とな
る。
【0056】請求項17の発明では、第3工程では、裏
面にある半導体チップが小さいので加熱支持台のダイパ
ッドを保持する領域の面積が広く,かつ各領域相互間の
間隔が小さくなり、安定に支持される。そして、第4工
程では、ダイパッドの各コーナーで支持されるので、安
定した支持が可能となる、したがって、ワイヤボンディ
ングに生じる衝撃によるダイパッドのたわみや振動を抑
制することができ、ワイヤボンディングの接続信頼性が
向上する。
【0057】請求項18の発明では、第1工程において
第1半導体チップとダイパッドとを接着する接着剤の硬
化が完了していなくても、次の第2工程を行う間に硬化
が完了するので、作業時間が短縮されることになる。
【0058】請求項19の発明では、1回の工程により
複数の半導体チップの樹脂封止が完了するので、金型交
換の手間が省かれ、作業時間が短縮される。
【0059】
【実施例】
(第1実施例)以下、本発明の第1実施例における半導
体装置について図面を参照しながら説明する。図1は、
第1実施例に係る半導体装置に使用される4辺にリード
をもつQFP用のリードフレームの平面図である。同図
に示すように、リードフレーム1は、図中上面が第1面
となり下面が第2面となるダイパッド2と、先端がダイ
パッド2の外周部に近接して配置されかつダイパッド2
に対向する側に延びる多数のインナーリード3と、各イ
ンナーリード3の後端から導出されインナーリード3と
同数のアウターリード4と、各アウターリード4の先端
を順次接続するダイバー5と、各アウターリード4の後
端を順次接続する外枠部材6と、上記ダイパッド2とダ
イバー5との間を接続する2本のダイパッド・サポート
7とを備えている。上記外枠部材は、互いに平行にレー
ル状に延びるトップレール6a及びボトムレール6b
と、上記トップレール6a及びボトムレール6b間を接
続する2本のサイドレール6c,6dとからなる。ま
た、上記ダイバー5は、各々外枠部材6の各レール6a
〜6dに平行な4辺からなる四角形の閉ループを形成し
ている。
【0060】ここで、上記リードフレーム1の構造上の
特徴について説明する。
【0061】第1の特徴として、ダイパッド2は、従来
のような正四角形の平面形状ではなく、2つの正四角形
を中心点における法線回りに45度回転させて重ね合わ
せたものの輪郭を最外周部とする星形パターンを有して
いる。この正四角形のうち1つは外枠部材6の各レール
6a〜6dに平行であり、他の四角形は各レール6a〜
6dに対して45度の角度で傾いている。すなわち、ダ
イパッド2の両面に半導体チップを1つずつ搭載する
際、ダイパッド2の輪郭を形成する2つの正四角形の各
辺に対して各半導体チップの各辺がそれぞれ平行になる
ように搭載した場合に、各半導体チップの1つの辺のダ
イパッド面への投影同士が45度の角度で交差するよう
に構成されている。
【0062】第2の特徴として、インナーリード3の先
端は、ダイパッド2の輪郭を構成する2つの正四角形の
各頂点を結んで形成される正8角形を外方に拡大して形
成される仮想正8角形の各辺上に位置するように構成さ
れている。そして、上記ダイパッド2の両面に半導体チ
ップを搭載する際、図2に示す第1半導体チップ8aを
ダイパッド2の第1面上で外枠部材6の各レール6a〜
6dに平行となる位置(標準位置とする)に搭載し、第
2半導体チップ8bをダイパッド2の第2面上で外枠部
材の各レール6a〜6dから45度傾いた位置(傾き位
置とする)に搭載する。そのとき、上記仮想正8角形の
各辺がそれぞれ各半導体チップ8a,8bの各辺に対峙
するように構成されている。
【0063】上記2つの特徴を有することによる効果に
ついては後述する。
【0064】第3の特徴として、上記ダイパッド・サポ
ート7は、ダイパッド2の輪郭を構成する2つの正四角
形のうち傾き位置にある正四角形の頂点のうちサイドレ
ール6c,6dに対向する2つの頂点部と、各サイドレ
ール6c,6dとの間を接続している。このように、ダ
イバー5のコーナー部ではなく、ダイバー5の辺の中央
部に接続されるダイパッド・サポート7を設けること
で、ダイパッド・サポート7の長さを短くすることがで
き、強度の向上を図ることができる。なお、ダイパッド
・サポート7を傾き位置にある正四角形の4つの頂点か
ら延びてダイバー5の各辺に接続されるように形成して
もよい。
【0065】次に、図2は、図1のリードフレーム1の
ダイパッド2の各面に第1及び第2半導体チップ8a,
8bを搭載し、ワイヤボンディングを行った半導体装置
の斜視図を示す斜視図である。上記ダイパッド2の一方
の面には第1半導体チップ8aが搭載され、ダイパッド
2の他方の面には第2半導体チップ8bが第1半導体チ
ップ8aとは45度傾いた状態で搭載されている。そし
て、各インナーリード3の上記仮想正8角形の各辺に位
置するインナーリード3の数は、仮想正8角形の各辺が
対峙する半導体チップの各辺部に設けられたボンディン
グパッドの数に等しい。そして、先端が仮想正8角形の
各辺上に位置するインナーリード3のうち、仮想正8角
形の1つの辺に位置する各インナーリードが当該辺と対
峙する半導体チップの1つの辺部のボンディングパッド
にボンディングワイヤを介して接続され、かつ仮想正8
角形の相隣接する辺に位置するインナーリード群は、互
いに異なる半導体チップのボンディングワイヤに接続さ
れている。具体的には、図2に示すように、第1半導体
チップ8aにボンディングワイヤ9aを介して接続され
るインナーリード群3a1〜3a4と、第2半導体チップ8
bにボンディングワイヤ9bを介して接続されるインナ
ーリード群3b1〜3b4とが、交互に仮想正8角形の各辺
上に位置している。言い換えると、第1半導体チップ8
aに接続されるインナーリード群3a1〜3a4の先端は、
正四角形の輪郭を有する第1半導体チップ8aの各辺に
平行であり、かつ各インナーリード3は少なくとも第1
半導体チップ8aの近辺では、第1半導体チップ8aの
各辺に直交するように延びている。第2半導体チップ8
bとこれに接続されるインナーリード群3b1〜3b4との
配置関係も同様である。つまり、インナーリード群3a1
〜3a4,3b1〜3b4の先端を接続して形成される仮想線
は、いずれも接続される対象となる半導体チップ8a,
8bのボンディングパッド群が配置される各辺に平行と
なっている。
【0066】以上のように、本実施例では、互いに接続
される各インナーリード3の先端と半導体チップ8a,
8bの各ボンディングパッドとの距離が従来の構造に比
べて、大幅に均一化されている。したがって、ボンディ
ングワイヤ9a,9bの長さが極めて均一化され、局部
的に特定のボンディングワイヤの長さが過大になること
がないので、トランスファモールド工程において“ワイ
ヤ流れ”が生じても、ボンディングワイヤ9a,9b同
士が接触したり、ボンディングワイヤ9a,9bの断線
が生じる等の不具合を有効に防止することができる。
【0067】また、従来の構造のように、半導体チップ
のコーナー部でボンディングワイヤ間の間隔が狭くなる
ことがないので、上述の“ワイヤ流れ”によるボンディ
ングワイヤ同士の接触する確率をさらに小さくすること
ができる。
【0068】さらに、第1半導体チップ8a及び第2半
導体チップ8bとのワイヤボンディングの際、お互いの
ボンディングワイヤ同士を接触させずにボンディングが
可能となる。
【0069】以上のように、本実施例に係る半導体装置
の構造により、2つの半導体チップを1つの半導体装置
に組み込むことがきわめて容易に実現できるため、電子
機器への半導体装置の搭載数を低減させ、同時に半導体
装置の搭載占有面積を少なくすることが可能となり、電
子機器の小型・軽量化を図ることができる。
【0070】なお、リードフレーム1のインナーリード
3の設計においては特に上記のようにインナーリード3
の先端の配置形状を正8角形状にする必要はなく、一般
的な仕様である4角形状の設計配置でもよい。その場合
のワイヤボンディングは、第1半導体チップ8a及び第
2半導体チップ8bの各辺に設けられたボンディングパ
ッドからのボンディングワイヤ9a,9bを、1つの辺
上のボンディングパッド群を単位としてそれぞれの辺に
最も近接するインナーリード3に集約してボンディング
することにより同様の効果を得ることができるものであ
る。その場合でも、ボンディングパッドの数が比較的少
なく、かつ、チップの2辺にボンディングパッドが形成
されているメモリチップなどの半導体チップはもとよ
り、マイコン、ゲートアレーのような4辺にボンディン
グパッドを有する半導体チップ全般においても適用でき
る。
【0071】また、本実施例では、ダイパッド2の形状
を星形にしたが、本発明はかかる実施例に限定されるも
のではなく、8角形、或いは円形や、四角形でもよい。
特に、大きさが異なる半導体チップを1つの半導体装置
内に収納する場合には、大きい方の半導体チップの形状
に合った形状のダイパッドにすることで、各面に配置さ
れる2つの半導体チップをそれぞれ標準位置と傾き位置
とに配置しながら、ダイパッドの面積を小さくすること
ができる。
【0072】また、本実施例では、各半導体チップの間
の角度を45度としたが、本発明はかかる実施例に限定
されるものではない。各半導体チップが正四角形の場合
でも、他の条件によっては、45度以外の角度で互いに
傾くようにすることができる。
【0073】次に、本実施例に係る半導体装置の製造方
法について、図3a〜図3eを参照しながら説明する。
図3a〜図3eは、本実施例の半導体装置の製造工程に
おける構造の変化を示す断面図である。
【0074】まず、図3aに示すように、平面状のボン
ディング台10a上に載置されたリードフレーム1のダ
イパッド2の上方に向いた一方の面上に第1半導体チッ
プ8aを載置し、第1導電性接着剤13aを介して第1
半導体チップ8aをダイパッド2の一方の面上に固着す
る(第1のダイボンディング工程)。この時、第1導電
性接着剤13aの硬化を完了させておく必要はない。す
なわち、後の工程で行う第2半導体チップ8bのダイボ
ンディング工程においてリードフレーム1を反転裏返し
を行っても第1半導体チップ8aの位置ずれ、脱落等が
発生しない程度に硬化が進んでいればよい。
【0075】ただし、2つのリードフレームを用い、各
リードフレームの片面に対して半導体チップの搭載、ワ
イヤボンディング、樹脂封止工程を連続的に行う場合に
は、ワイヤボンディング時に第1導電性接着剤の硬化が
完了していないと、ワイヤボンディング時における超音
波振動で半導体チップの位置ずれ、脱落、ボンディング
接合強度の低下を招く等の問題や、リフローはんだづけ
工程における急激な温度上昇による導電性接着剤内の残
留ガスの膨張に起因する樹脂のクラックが生じる虞れが
ある。したがって、その場合には、十分な時間を掛けて
第1導電性接着剤の硬化を完了させておく必要がある。
【0076】次に、図3bに示すように、リードフレー
ム1の第1半導体チップ8aが搭載された面が下方に向
くようにリードフレーム1を裏返しにしてボンディング
台10b上に載置する。ボンディング台10bの中央部
は、第1半導体チップ8aとの干渉を回避するために凹
状にくり抜かれている。そして、上方に向いたダイパッ
ド2の面上に、裏面の第1半導体チップ8aとはダイパ
ッド面の法線回りに45度傾けた状態で第2半導体チッ
プ8bを載置する。この状態で、第2半導体チップ8b
を第2導電性接着剤13b(硬化を完了させるための規
定時間は第1導電性接着剤13aと同じである)を介し
てダイパッド2に固着する(第2のダイボンディング工
程)。この時、半導体チップ8aは、図1に示す標準位
置で、第2半導体チップ8bは傾き位置で、それぞれダ
イボンディングされている。その後、第2導電性接着剤
13bの硬化を規定時間だけ掛けて行ない、各導電性接
着剤13a,13bの硬化を完了させる。このことによ
り、第1導電性接着剤13aの硬化時間を規定の硬化時
間よりも短くしてもその後の第2導電性接着剤13bの
硬化工程で硬化を完了させることができるため、半導体
装置の製造工程に要する時間を短縮することができる。
なお、図3aに示すボンディング台10aは平面状のボ
ンディング台である必要はなく、第1のボンディング工
程においても図3bに示す凹状のボンディング台10b
を共通に使用してもよい。
【0077】次に、図3cに示すように、ダイパッド2
の両面にボンディングされた半導体チップ8a,8bに
対してワイヤボンディング工程を行なう。その際、リー
ドフレーム1の第2半導体チップ8bが搭載された面を
下方に向けて、リードフレーム1を第1加熱支持台11
aの上に載置して、第1半導体チップ8aのボンディン
グパッドと各インナーリード群3a1〜3a4とをボンディ
ングワイヤ9aを介して接続する(第1のワイヤボンデ
ィング工程)。
【0078】この時、第1加熱支持台11aには、第2
半導体チップ8bとは干渉しないよう凹部が形成されて
いて、リードフレーム1を保持する部分のみが突出部と
なっている。この時の状態を平面から見ると、図4に示
す状態となっている。図4には、第1加熱支持台11a
のインナーリード3及びダイパッド2を保持するための
突出部であるインナーリード保持部11a3及びダイパッ
ド保持部11a2がそれぞれハッチングで示されている。
つまり、インナーリード保持部11a3は、第1半導体チ
ップ8aとの間でワイヤボンディングされる各インナー
リード群3a1〜3a4の下方に位置する4か所に設けられ
ている。ダイパッド保持部11a2は、ダイパッド2の第
1半導体チップ8aの各コーナー部の下方に位置する4
か所に設けられている。このようにリードフレーム1を
保持することにより、第2半導体チップ8bと第1加熱
支持台11aとはお互いに接触干渉することがないの
で、第2半導体チップ8bの損傷を防止でき、半導体装
置の製造歩留りを低下させることがない。
【0079】次に、図3dに示すように、第1のワイヤ
ボンディング工程が完了した後に、リードフレーム1を
裏返しにし、リードフレーム1の第1半導体チップ8a
が搭載された面を下方に向けて、リードフレーム1を第
2加熱支持台11bの上に載置し、第2半導体チップ8
bのボンディングパッドと各インナーリード群3b1〜3
b4とをボンディングワイヤ9bを介して接続する(第2
のワイヤボンディング工程)。
【0080】このとき、第2加熱支持台11bには、第
1半導体チップ8aや第1半導体チップ8aのボンディ
ングワイヤ9aと接触しないように、上記第1加熱支持
台11aと同様に凹部と突出部とが形成されている。こ
の時の状態を平面から見ると、図5に示す状態となって
いる。図5には、第2加熱支持台11bのインナーリー
ド保持部11b3及びダイパッド保持部11b2がそれぞれ
ハッチングで示されている。つまり、インナーリード保
持部11b3は、第2半導体チップ8bとの間でワイヤボ
ンディングされる各インナーリード群3b1〜3b4の下方
に位置する4か所に設けられている。ダイパッド保持部
11b2は、ダイパッド2の第2半導体チップ8bの各コ
ーナー部の下方に位置する4か所に設けられている。こ
のとき、第2加熱支持台11bのインナーリード保持部
11b3は、図4に示す第1加熱支持台11aのインナー
リード保持部11a3の位置を平面上で45度回転した位
置に形成されている。このようにリードフレーム1を保
持することにより、第1半導体チップ8aや第1半導体
チップ8aのボンディングワイヤ9aが第2加熱支持台
11bに接触干渉することがないので、第1半導体チッ
プ8aの損傷や第1半導体チップ8aのボンディングワ
イヤ9aの変形、断線の発生を有効に防止することがで
き、半導体装置の製造歩留りを高めることができる。ま
た、各半導体チップ8a,8bが各加熱支持台11a,
11bに支持されないので、加熱支持台11a,11b
との接触に起因する半導体チップ8a,8bの損傷を確
実に防止することができる。
【0081】次に、図3eに示すように、第2半導体チ
ップ8bのワイヤボンディング工程が終了した後に、各
半導体チップ8a,8b,ボンディングワイヤ9a,9
b等を外部環境から保護して半導体装置の信頼性を高め
るべく、モールディング樹脂14で各半導体チップ8
a,8b、ボンディングワイヤ9a,9b及びリードフ
レーム1の外方部を除く部分を封止する(トランスファ
モールド工程)。
【0082】これにより、リードフレーム1のダイパッ
ド2の両面に1つずつ合計2つの半導体チップ8a,8
bを搭載する半導体装置が得られる。
【0083】なお、本発明はかかる実施例に限定される
ものではなく、2つのリードフレームを用い、各リード
フレームの片面に各々1つの半導体チップを搭載した
後、各フレームの半導体チップが搭載された面に対向す
る面同士を貼合わせるようにした多層フレームを有する
半導体装置についても適用しうる。その場合、QFPに
ついては、リードフレームとして、各レールに平行な4
つの辺からなる正四角形のパターンを有するダイパッド
を備えたものと、各レールに対して平面上で45度だけ
傾いた4つの辺からなる正四角形のパターンを備えたも
のとを使用することで、図2に示すような、接続状態を
実現しうる。なお、各リードフレームの間に絶縁フィル
ムを介在させて両者を貼合わせてもよいが、絶縁フィル
ムを介在させずに各リードフィルムを直接貼合わせても
よい。
【0084】なお、2つの半導体チップ8a,8bの大
きさに差がある場合、例えば四角形のダイパッドに搭載
される第1半導体チップ8aが第2半導体チップ8bよ
りも大きい場合には、上記図3cに示す第1のワイヤボ
ンディング工程において大きい方の第1半導体チップ8
aを先に行うことが好ましい。その理由は、図3cに示
す工程では、裏面にある第2半導体チップ8bが小さい
のでダイパッド保持部11a2の面積が広く,かつ各ダイ
パッド保持部11a2相互間の間隔が小さくなり、安定に
支持される。そして、図3dに示す第2のワイヤボンデ
ィング工程では、ダイパッド2の4隅で支持されるの
で、安定した支持が可能となる、したがって、ワイヤボ
ンディングに生じる衝撃によるダイパッドのたわみや振
動を抑制することができ、ワイヤボンディングの接続信
頼性が向上する。
【0085】(第2実施例)次に、第2実施例について
説明する。
【0086】まず、図6a及び図6bに示すように、上
記第1実施例における図3a及び図3bに示す工程(第
1及び第2のダイボンディング工程)と同様の工程を行
なって、リードフレーム1のダイパッド2の両面に第
1,第2半導体チップ8a,8bを搭載する。
【0087】次に、図6c及び図6dに示すように、ダ
イパッド2の一方の面に搭載された第1半導体チップ8
aに対する第1のワイヤボンディング工程と、ダイパッ
ド2の他方の面に搭載された第2半導体チップ8bに対
する第2のワイヤボンディング工程とを行う。このと
き、ワイヤボンディング方法自体は、上記第1実施例に
おける方法と基本的に同じであるので、説明は省略す
る。
【0088】本実施例の特徴として、第1及び第2のワ
イヤボンディング工程で、共通の加熱台15を用いると
ともに、加熱支持台15は下記の構造を有している。図
6cに示すように、加熱支持台15の中央部が突出して
半導体チップ8a,8bを保持するチップ保持部15a
となっており、該チップ保持部15aには真空装置に接
続される吸引孔16が設けられている。また、加熱支持
台15の中央部周囲の凹部の底壁には不活性ガスタンク
に接続されるガス供給孔17が設けられている。さら
に、加熱支持台15の凹部の外方は、中央部よりもさら
に上方に突出しており、この部分がインナーリード保持
部15bとなっている。すなわち、図6c,図6dに示
す各ワイヤボンディング工程において、加熱支持台15
のインナーリード保持部15bでリードフレーム1を保
持し、チップ保持部15aでは各半導体チップ8b,8
aの表面を吸引孔16により真空吸引して固定させ、第
1及び第2半導体チップ8a,8bの周囲にガス供給孔
17から加熱された不活性ガスを吹き付けるように構成
されている。これにより、各半導体チップ8a,8b及
びインナーリード3を十分に加熱することができ、ワイ
ヤボンディングが良好に行える。さらには、不活性ガス
の供給によってインナーリード3及びリードフレーム1
の酸化を防止することができ、ワイヤボンディング工程
における接合強度の低下や接合不良を有効に防止でき
る。
【0089】図7は、図6cに示す状態を上方から見た
状態を示す平面図であり、図8は図6dに示す状態を上
方から見た状態を示す平面図である。図7及び図8に示
すように、第1ワイヤボンディング工程における加熱支
持台15のインナーリード保持部15bと、第2のワイ
ヤボンディング工程におけるインナーリード保持部15
aとは平面上で互いに45度傾いている。しかし、異な
る形状の加熱支持台を2つ設ける必要はなく、第2のワ
イヤボンディング工程では第1のワイヤボンディング工
程における加熱支持台15の位置を平面内で45度回転
させるだけでよい。
【0090】最後に、図6eに示すように、上記第1実
施例の図3eに示す工程と同じトランスファモールド工
程を行なって、実装工程を終了する。
【0091】なお、本実施例において、加熱支持台15
の各半導体チップ8a,8bを真空吸着する部分はテフ
ロンコーティング等(図示せず)を施すことにより半導
体チップ表面の損傷を防ぐことができる。
【0092】本実施例のような製造工程では、ボンディ
ングワイヤ9bや半導体チップ8a,8bと加熱支持台
との干渉を生じることはない。特に、第1のワイヤボン
ディング工程と第2のワイヤボンディング工程とで同じ
加熱支持台15を使用できるため、上記第1実施例に比
べて、1つの加熱支持台15を備えておくだけでよいと
いう利点がある。
【0093】(第3実施例)次に、第3実施例について
説明する。図9及び図10は、第3実施例における半導
体装置の構造を示す平面図であり、互いに反対側から見
たものである。本実施例では、リードフレーム1のダイ
パッド2は矩形状のパターンを有しており、このダイパ
ッド2の各辺に沿ってインナーリード3の先端が配置さ
れ、アウターリード4がインナーリード3から導出され
ている。また、ダイバー5や外枠部材6の各レール6a
〜6dも矩形状のパターンを有している。なお、本実施
例では、ダイパッド・サポート7は、ダイパッド2の各
コーナー部の4か所に設けられ、それぞれダイバー5の
各コーナーに接続されている。
【0094】本実施例の特徴として、ダイパッド2の上
には、各面に2つずつ合計4つの半導体チップ8a〜8
dが搭載されている。ここで、上記各半導体チップ8a
〜8dのうち第1,第4半導体チップ8a,8dは傾き
位置に、第2,第3半導体チップ8b,8cは標準位置
に配置されている。つまり、一方の面に搭載された2つ
の第1,第2半導体チップ8a,8bの各辺は平面上で
互いに45度の角度で傾いている。また、裏面に搭載さ
れる2つの第3,第4半導体チップ8c,8dも平面上
で互いに45度の角度で傾いているとともに、互いに中
心位置がほぼ同じである第1半導体チップ8aと第3半
導体チップ8cの各辺は、ダイパッド2への投影が互い
に45度の角度で交差するように配設されている。
【0095】このように構成することによって、本実施
例では合計4個の半導体チップ8a〜8dを1つの半導
体装置内に収納できるとともに、ダイパッド2の面積ひ
いては半導体装置全体の容積の低減を図ることができ
る。図11は、本実施例の半導体装置との間でダイパッ
ド面積を比較するための比較例に係る半導体装置の構造
を示す平面図である。すなわち、ダイパッド2の各面に
2つずつ合計4個の半導体チップ8a〜8dを搭載する
場合、図11に示すように、一方の面に搭載される第
1,第2半導体チップ8a,8bをいずれも標準位置に
配置し、他方の面に搭載される第3,第4半導体チップ
8c,8dを傾き位置に配置すると、第3,第4半導体
チップ8c,8dのコーナー同士が接近するために、各
半導体チップ8c,8dの中心位置の間の距離を離れさ
せておく必要が生じる。このため、本実施例の半導体装
置におけるダイパッド2の長辺の長さL1よりも、比較
例の半導体装置のダイパッド2の長さL2はどうしても
大きくなる。
【0096】本実施例では、第1実施例のごとく、すべ
てのインナーリードについてインナーリード群毎に同じ
半導体チップ上の1つの辺に設けられたボンディングパ
ッドに接続することは困難であり、部分的に長いボンデ
ィングワイヤも生じるが、第1実施例の同様の効果を可
及的に発揮することができる。そして、ダイパッドの面
積を低減することができることで、信頼性の向上と半導
体装置の小型化とを図ることができる。
【0097】また、比較例のように1つの面上で2つの
半導体チップ8a,8bがいずれも標準位置に配置され
ている場合、各半導体チップ8a,8bの相対向する辺
に設けられたボンディングパッドに接続されるボンディ
ングワイヤ同士の間隔が極めて狭くなり、“ワイヤ流
れ”に起因するボンディングワイヤ同士の接触を生じる
確率が増大して信頼性を低下させる虞れがある。さら
に、従来のように、1つのダイパッドの各面上に2つず
つ半導体チップを搭載する際にすべての半導体チップを
標準位置に配置すると、上述のようなボンディングワイ
ヤ同士の接触を生じる確率が極めて高くなる。一方、こ
れを回避すべく図16に示すような接続方法を採ると、
上述のように、各半導体チップの信号間のクロストーク
を生じる虞れがある。
【0098】なお、同一ダイパッド上に4つの半導体チ
ップを搭載せずに、4つの半導体チップを1つの半導体
装置内に収納するには、図12に示すような構成とする
こともできる。この場合も、表裏に搭載される2つの半
導体チップ同士は互いに、標準位置,傾き位置の関係に
あるが、半導体装置全体の容積は第4実施例に比べかな
り大きくなる。ただし、確実にインナーリード群毎に同
じ半導体チップ上のボンディングパッドに接続できるの
で、信頼性は極めて高くなるという利点がある。
【0099】
【発明の効果】請求項1又は2の発明によれば、ダイパ
ッドの表裏に配設される2つの半導体チップの各辺部の
位置が互いに交差するよう配置したので、半導体チップ
のコーナー部におけるボンディングワイヤ間隔の狭小化
の防止を図ることができる。
【0100】請求項3の発明によれば、相対峙する各半
導体チップの各辺部のボンディングパッドとインナーリ
ードとをボンディングワイヤにより接続するようにした
ので、各ボンディングワイヤの長さの均一化により、ト
ランスファモールド工程における“ワイヤ流れ”による
ボンディングワイヤ同士の接触,断線等の防止と、各半
導体チップの信号同士の干渉の防止とを図ることがで
き、よって、信頼性の向上を図ることができる。
【0101】請求項4の発明によれば、複数の相隣合う
インナーリードを同じ半導体チップ上のボンディングパ
ッドに接続するようにしたので、ボンディングワイヤ間
における各半導体チップの信号同士の干渉を防止するこ
とができる。
【0102】請求項5又は6の発明によれば、搭載する
半導体チップの大きさに応じてダイパッドの形状を変更
するようにしたので、ダイパッドの面積を可及的に低減
することができる。
【0103】請求項7,8,9の発明によれば、最も汎
用性のあるいわゆるQFPタイプのパッケージについ
て、上記請求項1,2,5の発明の効果を発揮すること
ができる。
【0104】請求項10の発明によれば、サポート部材
の長さを低減することができ、よって、強度の向上を図
ることができる。
【0105】請求項11の発明によれば、ダイパッドの
各面上に2つずつの半導体チップを搭載するようにした
半導体装置において、ダイパッドの同じ位置で両面に配
置される半導体チップ同士を互いに傾いて配置するとと
もに、ダイパッドの一方の面上に配置される各半導体チ
ップ同士をも互いに傾いて配置するようにしたので、ダ
イパッドの面積を可及的に低減することができる。
【0106】請求項12の発明によれば、リードフレー
ムが2枚貼合わせタイプのものについて、上記各請求項
の効果を発揮することができる。
【0107】請求項13の発明によれば、第1,第2工
程でリードフレームの両面にそれぞれ半導体チップを各
辺のダイパッドへの投影線が互いに交差するように配置
して固着した後、第32,第4工程で各半導体チップへ
のワイヤボンディングを行い、第5工程で樹脂封止を行
うようにしたので、第3,第4の工程におけるボンディ
ングワイヤの間隔の均一化により、第5の工程における
樹脂の流れをスムーズにすることができ、よって、“ワ
イヤ流れ”によるボンディングワイヤ同士の接触,断線
等を有効に防止することができる。
【0108】請求項14の発明によれば、各半導体チッ
プの各辺部に対峙する辺からなる仮想多角形の各辺上に
インナーリードの先端を配置するようにしたので、請求
項13の発明の効果に加え、第3,第4工程における各
ボンディングワイヤの長さを均一化することができる。
したがって、第5の工程におけるボンディングワイヤ同
士の接触,断線等の防止と、各半導体チップの信号同士
の干渉の防止とを図ることができ、ひいては信頼性の高
い半導体装置の製造を図ることができる。
【0109】請求項15の発明によれば、上記第3,第
4工程において、ボンディングワイヤが存在しない空白
状態となっている各半導体チップのコーナー部に位置す
るダイパッドの部位とインナーリードとを各加熱支持台
により支持するようにしたので、上記請求項13,14
の発明の効果に加え、半導体チップと加熱支持台との接
触による半導体チップの損傷を回避しながら、ボンディ
ングワイヤと加熱支持台との干渉を回避することができ
る。
【0110】請求項16の発明によれば、第3工程にお
いて加熱支持台の一部で第1半導体チップに接続される
インナーリードを支持した後、第4工程で同じ加熱支持
台を平面上で回転させて第2半導体チップに接続される
インナーリードを支持するようにしたので、1つの加熱
支持台を用いて、各半導体チップに対するワイヤボンデ
ィング作業を行うことができ、よって、製造コストの低
減を図ることができる。
【0111】請求項17の発明によれば、大小の差のあ
る2つの半導体チップをダイパッドの両面に搭載する場
合には、大きい方の半導体チップから先にワイヤボンデ
ィングを行うようにしたので、ワイヤボンディング時に
おける支持の安定によってダイパッドのたわみや振動を
抑制することができ、よって、ワイヤボンディングの接
続信頼性の向上を図ることができる。
【0112】請求項18の発明によれば、上記第1工程
における第1半導体チップとダイパッドとを接着する接
着剤の硬化が完了しないうちに次の第2工程を行うよう
にしたので、無駄な待ち時間の省略により、作業時間の
短縮を図ることができる。
【0113】請求項19の発明によれば、上記第5の工
程において、各半導体チップの樹脂封止を同時に行うよ
うにしたので、金型交換の手間の省略により作業時間の
短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係るリードフレームの平面図であ
る。
【図2】第1実施例に係る半導体装置の斜視図である。
【図3】第1実施例に係る半導体装置の製造工程におけ
る構造の変化を示す縦断面図である。
【図4】第1実施例の第1のワイヤボンディング工程に
おける加熱支持台による半導体装置の支持状態を示す平
面図である。
【図5】第1実施例の第2のワイヤボンディング工程に
おける加熱支持台による半導体装置の支持状態を示す平
面図である。
【図6】第2実施例に係る半導体装置の製造工程におけ
る構造の変化を示す縦断面図である。
【図7】第2実施例の第1のワイヤボンディング工程に
おける加熱支持台による半導体装置の支持状態を示す平
面図である。
【図8】第2実施例の第2のワイヤボンディング工程に
おける加熱支持台による半導体装置の支持状態を示す平
面図である。
【図9】第3実施例に係る半導体装置の第1,第2半導
体チップ側から見た平面図である。
【図10】第3実施例に係る半導体装置の第3,第4半
導体チップ側から見た平面図である。
【図11】第3実施例に対する比較例に係る半導体装置
の平面図である。
【図12】第4実施例を変形した例に係る半導体装置の
平面図である。
【図13】それぞれ従来の多層リードフレームを有する
半導体装置と従来の単層リードフレームを有する半導体
装置との縦断面図である。
【図14】多層リードフレームを有する従来のはその半
導体装置の製造方法を概略的に説明するための斜視図で
ある。
【図15】従来の単層リードフレームを有する半導体装
置の製造工程における構造の変化を示す縦断面図であ
る。
【図16】従来の両面に半導体チップを搭載した半導体
装置におけるワイヤボンディング状態を示す斜視図及び
トランスファモールド工程が終了したときの平面図であ
る。
【図17】従来の単層リードフレームを有する半導体装
置の第1及び第2ワイヤボンディング工程における加熱
支持台への載置状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 リードフレーム 2 ダイパッド 3 インナーリード 4 アウターリード 5 ダイバー 6 外枠部材 7 ダイパッドサポート 8a 第1半導体チップ 8b 第2半導体チップ 9 ボンディングワイヤ 10 加熱支持台

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイパッドと、上記ダイパッドに向かっ
    て延び先端が上記ダイパッドに近接する複数のインナー
    リードと、該各インナーリードから導出されるアウター
    リードとを有するリードフレームと、 上記リードフレームの上記ダイパッドの第1面上に搭載
    され多角形の平面形状を有する第1半導体チップと、 上記リードフレームの上記ダイパッドの第2面上に搭載
    され上記第1半導体チップとは同じ辺数からなる多角形
    の平面形状を有する第2半導体チップと、 上記第1及び第2半導体チップの各辺部に複数個ずつ設
    けられたボンディングパッドと、 上記インナーリードと上記ボンディングパッドとの間を
    接続するボンディングワイヤとを備えるとともに、 上記各半導体チップを構成する多角形の相対応する辺の
    上記ダイパッドへの投影線が互いに所定の角度で交差す
    るように配置されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 上記各インナーリードの先端は、上記各半導体チップの
    各頂点を接続して構成される多角形を外方に拡大してな
    る仮想多角形の各辺上に位置し、かつ上記仮想多角形の
    各辺が上記各半導体チップの各辺に対峙しており、 上記仮想多角形の各辺に位置するインナーリードの数
    は、上記仮想多角形の各辺が対峙する各半導体チップの
    各辺部に設けられた上記ボンディングパッドの数と同じ
    であることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体装置において、 上記仮想多角形の各辺に位置する各インナーリードは、
    同じ半導体チップの1つの辺部のボンディングパッドに
    接続されており、 かつ上記仮想多角形の相隣合う2つの辺に位置する各イ
    ンナーリードは、互いに異なる半導体チップのボンディ
    ングパッドに接続されていることを特徴とする半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体装置において、 上記各インナーリードの連続する複数個が上記各半導体
    チップのうちの1つの半導体チップ上のボンディングパ
    ッドに接続されていることを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の半導体装置において、 上記各半導体チップは、同じ大きさを有し、 上記ダイパッドは、上記2つの半導体チップの平面形状
    を構成する2つの多角形を重ね合わせて形成される図形
    の輪郭線にほぼ等しい形状を有することを特徴とする半
    導体装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の半導体装置において、 上記各半導体チップは、互いに異なる大きさを有し、 上記ダイパッドは、少なくとも上記各半導体チップのう
    ちいずれか大きい方の半導体チップの平面形状を構成す
    る多角形にほぼ等しい形状を有することを特徴とする半
    導体装置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の半導体装置において、 上記各半導体チップの平面形状は、いずれも四角形であ
    ることを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の半導体装置において、 上記リードフレームは、上記各アウターリードの後端部
    を支持する4つの部材からなる四角形の外枠部材を有
    し、 上記各半導体チップは、いずれも四角形の平面形状を有
    するとともに、 上記第1半導体チップは、その平面形状を構成する四角
    形の各辺が上記外枠部材の各部材に平行となる標準位置
    にあり、 上記第2半導体チップは、その平面形状を構成する四角
    形の各辺が上記外枠部材の各部材に対して所定角度で傾
    いた傾き位置にあることを特徴とする半導体装置。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の半導体装置において、 上記2つの半導体チップは、同じ大きさであり、 上記ダイパッドは、上記2つの半導体チップの平面形状
    を構成する2つの多角形を重ね合わせて形成される図形
    の輪郭線にほぼ等しい形状を有することを特徴とする半
    導体装置。
  10. 【請求項10】 請求項9記載の半導体装置において、 上記リードフレームは、 上記アウターリードの先端部を接続し、上記外枠部材の
    各部材と平行な4つの部材からなる中間枠部材と、 上記ダイパッドを構成する図形の各頂点部のうち上記第
    2半導体チップを構成する四角形の少なくとも2つの相
    対向する頂点に該当する頂点部から延びて、上記中間枠
    部材の2つの部材の各一部位に接続されるサポート部材
    とを備えたことを特徴とする半導体装置。
  11. 【請求項11】 ダイパッドと、上記ダイパッドに対向
    するように延び先端が上記ダイパッドに近接する複数の
    インナーリードと、該各インナーリードから導出される
    アウターリードと、該各アウターリードの後端部を支持
    する4つの部材からなる四角形の外枠部材とを有する1
    つのリードフレームと、 上記リードフレームの上記ダイパッドの第1面上に搭載
    され上記外枠部材の各部材に平行な4つの辺からなる四
    角形の平面形状を有する第1半導体チップと、 上記リードフレームの上記ダイパッドの第1面上に上記
    第1半導体チップに隣接して搭載され上記外枠部材の各
    部材から所定角度で傾いた4つの辺からなる四角形の平
    面形状を有する第2半導体チップと、 上記リードフレームの上記ダイパッドの第2面上に上記
    ダイパッドを介し上記第1半導体チップに対向して搭載
    され上記外枠部材の各部材から所定角度で傾いた4つの
    辺からなる四角形の平面形状を有する第3半導体チップ
    と、 上記リードフレームの上記ダイパッドの第2面上に上記
    ダイパッドを介し上記第2半導体チップに対向して搭載
    され上記外枠部材の各部材に平行な4つの辺からなる四
    角形の平面形状を有する第4半導体チップと、 上記第1〜第4半導体チップの各辺部に複数個ずつ設け
    られたボンディングパッドと、 上記インナーリードと上記ボンディングパッドとの間を
    接続するボンディングワイヤとを備えたことを特徴とす
    る半導体装置。
  12. 【請求項12】 請求項1,2,3,4,5,6,7,
    8,9,10又は11記載の半導体装置において、 上記リードフレームは、互いに同一形状を有する2つの
    リードフレームを張り合わせてなる積層構造を有するこ
    とを特徴とする半導体装置。
  13. 【請求項13】 リードフレームのダイパッドの第1面
    上に多角形の平面形状を有する第1半導体チップを載置
    して、第1半導体チップを接着剤によりダイパッド上に
    固定する第1工程と、 上記ダイパッドの第2面上に上記第1半導体チップとは
    同じ辺数からなる多角形の平面形状を有する第2半導体
    チップを載置して、第2半導体チップを接着剤によりダ
    イパッドに固定する第2工程と、 上記第1半導体チップのボンディングパッドとインナー
    リードとの間をボンディングワイヤを介して接続する第
    3工程と、 上記第2半導体チップのボンディングパッドとインナー
    リードとの間をボンディングワイヤを介して接続する第
    4工程と、 上記第1及び第2半導体チップと上記ボンディングワイ
    ヤと上記インナーリードとを樹脂内に埋設するように樹
    脂で封止する第5工程とを備えるとともに、 上記第1及び第2工程では、上記各半導体チップを構成
    する多角形の相対応する辺の上記ダイパッドへの投影線
    が互いに所定の角度で交差するように配置することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 請求項13記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第1及び第2工程では、上記各インナーリードの先
    端が上記各半導体チップの各頂点を接続して構成される
    多角形を外方に拡大してなる仮想多角形の各辺上に位置
    し、かつ上記仮想多角形の各辺に位置するインナーリー
    ドの数が上記仮想多角形の各辺が対峙する各半導体チッ
    プの各辺部に設けられた上記ボンディングパッドの数と
    同じであるリードフレームを用い、 上記第3及び第4工程では、上記仮想多角形の各辺に位
    置する各インナーリードを同じ半導体チップの1つの辺
    部のボンディングパッドに接続し、かつ上記仮想多角形
    の相隣合う2つの辺に位置する各インナーリードを互い
    に異なる半導体チップのボンディングパッドに接続する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項15】 請求項14記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第3工程では、上記各インナーリードのうち上記仮
    想多角形の第1半導体チップの各辺に対峙する辺上に位
    置するインナーリードと、上記ダイパッドの上記第1半
    導体チップの各コーナー部に対応する部位とを第1加熱
    支持台により支持した状態で加熱しながらワイヤボンデ
    ィングを行ない、 上記第4工程では、上記各インナーリードのうち上記仮
    想多角形の第2半導体チップの各辺に対峙する辺上に位
    置するインナーリードと、上記ダイパッドの上記第2半
    導体チップの各コーナー部に対応する部位とを第2加熱
    支持台により支持した状態で加熱しながらワイヤボンデ
    ィングを行なうことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  16. 【請求項16】 請求項14記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第3工程では、上記第2半導体チップの中央部と上
    記インナーリードのうち上記仮想多角形の上記第1半導
    体チップの各辺に対峙する辺に位置するインナーリード
    とを加熱支持台により支持しながらワイヤボンディング
    を行ない、 上記第4工程では、上記第3工程における上記加熱支持
    台の位置を平面上で回転させて、上記第1半導体チップ
    の中央部と上記インナーリードのうち上記仮想多角形の
    上記第2半導体チップの各辺に対峙する辺に位置するイ
    ンナーリードとを加熱支持台により支持しながらワイヤ
    ボンディングを行なうことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  17. 【請求項17】 請求項16記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第1及び第2半導体チップは、第1半導体チップが
    第2半導体チップよりも大きいものを用い、 上記第3及び第4工程では、まず、第1半導体チップに
    対してワイヤボンディングを行なった後、第2半導体チ
    ップについてワイヤボンディングを行なうことを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  18. 【請求項18】 請求項13記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第1及び上記第2工程では、いずれも硬化の完了に
    要する規定時間が相等しい硬化性樹脂を用い、第1工程
    で使用する硬化性樹脂の硬化を行なう時間は上記規定時
    間よりも短いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  19. 【請求項19】 請求項13記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第5工程では、上記第1半導体チップの樹脂封止と
    上記第2半導体チップの樹脂封止とを同時に行なうこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
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