JP3196026B2 - 半導体パッケージ - Google Patents
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Description
関し、より詳しくは、半導体パッケージの厚さを薄型に
構成するとともに、電気的性能及び放熱性を向上させ、
かつ多数の半導体パッケージを積層して使用し得るよう
にすることにより半導体パッケージの実装密度を高めた
半導体パッケージに関するものである。
ッケージング技術は高密度の実装が要求される。すなわ
ち、同一面積に対してより大きいメモリ容量を確保する
ためには半導体チップの集積技術も重要であるが、マザ
ーボード(Mother Board)などへの実装時に、多くの半
導体パッケージを限定された面積に効率的に実装し得る
か否かも重要な問題である。このような実装密度を増大
させる方法の一つとして、従来においては、半導体パッ
ケージ〔例えば、ボールグリッドアレイ(Ball Grid Ar
ray)半導体パッケージ〕を垂直に積層した状態でマザ
ーボードに実装する技術が知られている。
て、積層型半導体パッケージを図1に示す。図に示すよ
うに、従来の積層型半導体パッケージは、多数の半導体
パッケージ100’を一列に積層した形態を取ってい
る。前記各々の半導体パッケージ100’の構造は、印
刷回路基板2’を中心に、その上面に接着剤7’で半導
体チップ1’が接着され、この半導体チップ1’の入出
力パッド1a’は、印刷回路基板2’の上面に電導体か
ら形成された回路パターン2a’に電導性ワイヤ3’で
ボンディングされる。そして、前記回路パターン2a’
は、電導性ビアホール(図示せず)を通じて下部のソル
ダボールランド2b’に連結され、このソルダボールラ
ンド2b’には、ソルダボール4’が融着される。ま
た、前記印刷回路基板2’の上面には半導体チップ1’
及び電導性ワイヤ3’などを外部の環境から保護するた
めに、封止材によりパッケージされた封止部5’が形成
される。
成された回路パターン2a’は外部へ直接に露出され、
また、この回路パターン2a’には、上方に突出した突
出パッド8’が形成されている。このような構造を有す
る半導体パッケージ100’は、それぞれ独立した形態
でマザーボードに実装することもできるが、一つの半導
体パッケージ100’の上面にほかの半導体パッケージ
100’を積層することにより実装密度を増大すること
もできる。
積層するためには、上部に位置する半導体パッケージ1
00’の下面に形成されたソルダボール4’を、その下
部に位置する半導体パッケージ100’の上面に形成さ
れた突出パッド8’に融着する方法が用いられる。しか
し、このような従来における積層型半導体パッケージ
は、各半導体パッケージの厚さが厚いために全体の高さ
が高くなる欠点がある。すなわち、単に、既存の半導体
パッケージ100’の印刷回路基板の上部周辺に突出パ
ッド8’を形成し、その突出パッド8’にほかの半導体
パッケージ100’のソルダボール4’を融着する方法
で実装密度を増大させる方法ではその高さが高くなるた
めに、結局において電子機器の容積の縮小化には限界が
ある。
を積層することにより半導体パッケージから発生する熱
も増加するが、この熱を外部に放出するための別の手段
がないため、発生する熱によって動作速度が著しく低下
し、半導体パッケージの寿命を短縮させる欠点を内包し
ている。更に、各々の半導体パッケージ用印刷回路基板
上には、回路基板が長く形成されているため、全体の信
号ラインが長くなり電気的性能が著しく低下する欠点が
ある。あるいは、高価な印刷回路基板を使用することに
より単価が上昇するなどの問題点もある。
従来の問題点を解決するためになされたもので、上部及
び下部に突出される突出部を有するリードフレームを用
いて厚さを薄型にし、電気的性能及び放熱性を向上させ
るとともに、各々の半導体パッケージを積層して使用し
得るようにすることにより、実装密度を増大させること
ができる半導体パッケージの提供をその目的としてい
る。
の本発明による半導体パッケージは、集積された電子回
路の信号を外部に引出すための複数の入出力パッドが一
面中心部に配設されている半導体チップと、前記半導体
チップの入出力パッドが配設された一面に下部面が接着
手段で付着され、外側端部が前記半導体チップの外部に
延長され、この延長端部の上下面のいずれか一面に突出
部が形成されている複数のリードと、前記半導体チップ
の入出力パッドと前記複数のリードを電気的に連結する
接続手段と、前記半導体チップ、複数のリード及び接続
手段を外部環境から保護するためにこれらを前記リード
の突出部が外部に露出されるように取り囲む封止部と、
前記リードの外側端部に形成され前記封止部の外部に露
出された突出部の下面に融着され、前記半導体チップの
信号を外部に対して入出力するソルダボールとを含んで
なり、前記ソルダボールが融着される半導体パッケージ
外周部の厚さが半導体チップが封止される部分の厚さよ
りも相対的に小さくなっている。
に発生する熱を外部に効果的に放出し得るように、前記
半導体チップの入出力パッドが設けられた面の反対面が
前記封止部の外部に露出される。
よる半導体パッケージの他の実施例においては、集積さ
れた電子回路の信号を外部に引き出すための複数の入出
力パッドが一面の外郭に配設されている半導体チップ
と、前記半導体チップより小さく形成され、前記半導体
チップの入出力パッドが設けられた一面に接着手段で付
着されて、前記半導体チップの回路動作時に発生する熱
を外部に放出する半導体チップ搭載板と、前記半導体チ
ップの外周に位置し、外側部には上部面と下部面のいず
れか一面に突出部が形成されている複数のリードと、前
記半導体チップの入出力パッドと前記複数のリードを電
気的に連結する接続手段と、前記半導体チップ、半導体
チップ搭載板、複数のリード及び接続手段を外部の環境
から保護するためにこれらを前記リードの突出部と前記
半導体チップの一面に付着された半導体チップ搭載板の
反対面がそれぞれ外部に露出されるように取り囲む封止
部と、前記リードの外側端部に形成され前記封止部の外
部に露出される突出部の下面に融着され、前記半導体チ
ップの信号を外部に対して入出力させるソルダボールと
を含んでなり、前記ソルダボールが融着される半導体パ
ッケージ外周部の厚さが半導体チップが封止される部分
の厚さよりも相対的に小さくなっている。
が設けられた面の反対面に半導体チップ搭載板を付着す
ることもできる。この場合にも、前記半導体チップ搭載
板は封止部の外部に露出されることが好ましい。
ヤを用いるワイヤボンディング法又は電導性ボールを用
いるボールボンディング法を使用するか、又はTABボ
ンディング法によりリードを半導体チップの入出力パッ
ドに直接熱圧着して、前記半導体チップの入出力パッド
と前記リードを連結させる。また、前記リードの外側端
部に形成される突出部は、前記リードの下部にだけ突出
させて、その底面を封止部の外部に露出させることがで
きる。この際に、多数の半導体パッケージを積層し得る
ように、前記リードの上面は前記封止部の外部に露出さ
せる。また、前記リードの外側端部に形成された突出部
は、前記リードの最外側端部に形成させ、この最外側端
部の側面は前記封止部の側面に露出させることもでき
る。
て詳細に説明する。まず、図2(a)及び図2(b)
は、本発明による半導体パッケージの実施例を示す断面
図及び平面図である。同図に示すように、本発明にかか
る半導体パッケージ100は、電子回路が集積されてい
る半導体チップ10の上面中央部には複数の入出力パッ
ド11が設けられ、その上部にはリード20が接着手段
70で付着されている。
の上面に形成された入出力パッドの外側周囲に放射状に
長く延長され、その延長された端部、つまり半導体チッ
プ10の外側周囲に位置するリード20の外側端には、
上部及び下部の両方に突出される突出部21が形成され
ている。また、突出部21はその下面に入出力端子とし
てソルダボール40が融着され、ソルダボールが融着さ
れる半導体パッケージ外周部の厚さが半導体チップが封
止される部分の厚さよりも相対的に小さくなっている。
り形成されることが好ましい。このようなエッチング
は、銅円板からリードフレームを製造するとき、リード
部はエッチングし、前記突出部21はエッチングを施さ
ないことにより、上部と下部に突出する突出部21が形
成されるものである。
の上面に接着させるための接着手段70は非電導性物質
であり、一般的な接着剤を用いるか又は両面接着テープ
を用いることができる。一方、前記半導体チップ10の
入出力パッドとリード20の一端を連結する接続手段と
しては電導性ワイヤ31、つまりゴールド(Au)ワイ
ヤ又はアルミニウム(Al)ワイヤを利用することがで
きる。
21は、その下面に入出力端子としてソルダボール40
が融着され、前記突出部21の上部面を除く(図2b参
照)前記半導体チップ10、電導性ワイヤ31からなる
接続手段、リード20などは外部の環境から保護される
ように、エポキシモールディングコンパウンド(EpoxyM
olding Compound)又はグロップトップ(Glop Top)の
ような封止材からなる封止部50により封止されてい
る。図3はこのような半導体パッケージ100が多数積
層された状態を示す断面図である。
独立した個体としてマザーボードに直接実装することも
できるが、同図に示すように、多数を積層した状態でマ
ザーボードに実装することもできる。このように、多数
の半導体パッケージ100を積層する場合には、リード
20の外側部に形成された突出部21を用いる。これ
は、突出部21の上部面は封止部50の外部に露出され
ているために可能なものである。すなわち、前記露出さ
れた突出部21の上部面にほかの半導体パッケージ10
0のソルダボール40が位置するように整列した後、リ
フロー(Reflow)工程で半導体パッケージの積層を可能
にし、その積層された半導体パッケージ100の上面に
前記のような過程を再度実施することにより、多数の半
導体パッケージ100を垂直に積層して使用し得るもの
である。
導体パッケージの様々な実施例を示す断面図である。こ
れらの実施例はその基本的な構成が類似するが、ただ、
半導体チップの入出力パッドとリードを連結する接続手
段、リードの外側部に形成される突出部の形状、封止部
の外部に露出される部分などに違いがある。まず、図4
に示す半導体パッケージ101は、放熱性能を向上させ
るため、前記半導体チップ10の入出力パッド11が設
けられた面の反対面を前記封止部50の外部に露出させ
た構成である。
記リード20の端部を半導体チップ10の入出力パッド
11上に置き、熱圧着により直接に連結させることで、
TABボンディング部33を形成したものである。これ
は、接続手段として電導性ワイヤ31又は電導性ボール
32を使用しなくてもよいので、生産費を節減し得る利
点がある。
記リード20の外側端部に形成される突出部21を前記
リード20の下部にだけ突出させ、この突出された底面
を前記封止部50の外部に露出させ、前記リード20の
上面は前記封止部50の外部に露出させたもので、これ
は半導体パッケージの厚さを減少し得る利点がある。
記リード20の外側端部に形成された突出部21を、前
記リード20の最外側端部に形成し、その外側端部の側
面を前記封止部50の側面に露出させたもので、この構
成においては、前記封止部50の側面に露出される突出
部21の側面から、より効果的に放熱させ得る利点があ
る。そして、図8ないし図14に示す半導体パッケージ
は、すべて、前記半導体チップ10上に設けられる入出
力パッド11が前記半導体チップ10の一面外郭に配列
されるようにした半導体チップを用いるものである。ま
た、前記半導体チップ10には、半導体チップ搭載板6
0が付着され、この半導体チップ搭載板60は封止部5
0の外部から露出されているものである。
は、半導体チップ10の入出力パッド11が設けられた
一面に前記半導体チップ10の大きさより小さく形成さ
れた半導体チップ搭載板60が接着手段70で接着され
ているので、前記半導体チップ10の回路動作時に発生
する熱を外部に迅速に放出し得るようになっている。ま
た、リード20は、半導体チップ10の外周部に位置
し、このリード20の端部と半導体チップ10の入出力
パッドは接続手段たる電導性ワイヤ31により連結され
ている。
記半導体チップ10の入出力パッド11が設けられた一
面には半導体チップ搭載板60が付着され、その反対面
を前記封止部50の外部に露出させることで、半導体チ
ップ10の回路動作時に発生する熱の放出を最大化し得
るものである。すなわち、前記半導体チップ10の一面
に付着された半導体チップ搭載板60と、前記半導体チ
ップ搭載板60が付着されていない半導体チップ10の
反対面とが共に前記封止部50の外部に露出されるの
で、前記半導体チップ搭載板60の作用とともに、半導
体チップ10の熱をより良好に放出し得ることになる。
このように、前記半導体チップ10の入出力パッド11
が設けられた面の反対面を前記封止部50の外部に露出
させるためには、前記半導体チップ10の周辺にだけ液
相の封止材などを塗布して封止部50を形成することが
好ましい。
前記半導体チップ10に付着される半導体チップ搭載板
60が、前記半導体チップ10の入出力パッド11が設
けられた面の反対面に接着手段70で付着されている。
ここで、前記半導体チップ搭載板60は前記半導体チッ
プ10の面積より大きいものを使用してもよいので、半
導体チップ10の回路動作時に発生する熱を外部に迅速
に放出させることができる。
半導体チップ10の入出力パッド11とリード20を連
結する接続手段として電導性ボール32を使用すること
により、電気的経路をより短く構成し得るものである。
前記リード20の外側端部に形成される突出部21を前
記リード20の下部にだけ突出させ、この突出された底
面を前記封止部50の外部に突出させ、前記リード20
の上面は前記封止部50の外部に露出させることで、半
導体パッケージの厚さを減少させることができるもので
ある。
図12に示すものと同様に、リード20の突出部21を
下部にだけ形成して半導体パッケージの厚さを減少させ
ることはもちろん、前記半導体チップ10の入出力パッ
ド11が設けられた面の反対面を前記封止部50の外部
に露出させて放熱性を最大化したものである。図14に
示す半導体パッケージ111は、前記リード20の外側
端部に形成された突出物21を前記リード20の最外側
端部に形成し、その外側端部の側面を前記封止部50の
側面から露出させることにより、前記封止部50の側面
から露出される突出部21の側面によっても放熱し得る
ものである。
において、半導体チップ10の入出力パッド11が設け
られた面の反対面を前記封止部50の外部に露出させる
ことは、グロップトップのような液相封止材を封止すべ
き部分にだけ塗布することで簡単に封止部50を形成す
ることができ、このような液相封止材は、当業者によく
知られている物質であるので、ここにはその説明を省略
する。
施例にしたがって説明したが、本発明はこの実施例に限
定されないことはもちろんであり、本発明の技術的思想
を超えない範囲において様々に変形して実施することが
できるのは当然である。
ッケージによれば、印刷回路基板の代わりにリードとソ
ルダボールを使用して半導体パッケージの厚さを著しく
減少させることができ、また、全体信号ラインを短縮さ
せてその電気的性能を向上させることができ、半導体チ
ップ搭載板を外部に露出させるか又は半導体チップの一
面を直接外部に露出させて、半導体チップからの熱を効
率的に放出させえる効果があるとともに、本発明による
半導体パッケージを多数積層してメモリ素子として使用
することにより、小さい面積に対してメモリ容量を最大
化することができる効果がある。
ある。
例を示す断面図であり、(b)は図2(a)の平面図で
ある。
態を示す断面図である。
が封止部の外部に露出された状態を示す断面図である。
ABボンディングにより直接連結されている状態を示す
断面図である。
された突出部が下部にだけ形成され、リードの上面は封
止部の上部に露出されている状態を示す断面図である。
された突出部がリードの最外側端部に形成されている状
態を示す断面図である。
搭載板が半導体入出力パッドの形成された一面に付着さ
れている状態を示す断面図である。
が封止部の外部に露出された状態を示す断面図である。
プ搭載板が半導体チップの入出力パッドの形成された面
の反対面に付着されている状態を示す断面図である。
電導性ボールにより連結されている状態を示す断面図で
ある。
成された突出部が下部にだけ形成され、リードの上面は
封止部の上部に露出されている状態を示す断面図であ
る。
成された突出部が下部にだけ形成され、リードの上面は
封止部の上部に露出され、半導体チップは封止部の外部
に露出されている状態を示す断面図である。
成された突出部がリードの最外側端部に形成されている
状態を示す断面図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 集積された電子回路の信号を外部に引き
出すための複数の入出力パッドが一面の中心部に配設さ
れている半導体チップと、 前記半導体チップの入出力パッドが配設された一面に下
部面が接着手段で付着され、外側端部が前記半導体チッ
プの外部に延長され、この延長端部の上下面のいずれか
一面に突出部が形成されている複数のリードと、 前記半導体チップの入出力パッドと前記複数のリードを
電気的に連結する接続手段と、 前記半導体チップ、複数のリード及び接続手段を外部環
境から保護するためにこれらを前記リードの突出部が外
部に露出されるように取り囲む封止部と、 前記リードの外側端部に形成され前記封止部の外部に露
出された突出部の下面に融着され、前記半導体チップの
信号を外部に対して入出力するソルダボールとを含んで
なり、 前記ソルダボールが融着される半導体パッケージ外周部
の厚さが半導体チップが封止される部分の厚さより相対
的に小さくなっている ことを特徴とする半導体パッケー
ジ。 - 【請求項2】 前記複数のリードは、半導体チップの外
部に延長された突出部がリードの上部面と下部面にそれ
ぞれ形成されていることを特徴とする請求項1記載の半
導体パッケージ。 - 【請求項3】 前記半導体チップの入出力パッドが設け
られた面の反対面は前記封止部の外部に露出されている
ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体パッケー
ジ。 - 【請求項4】 前記半導体チップの入出力パッドと前記
リードを連結する前記接続手段は電導性ワイヤによりな
ることを特徴とする請求項2記載の半導体パッケージ。 - 【請求項5】 前記半導体チップの入出力パッドと前記
リードを連結する前記接続手段は電導性ボールによりな
ることを特徴とする請求項2記載の半導体パッケージ。 - 【請求項6】 前記接続手段としては、前記半導体チッ
プの入出力パッドが前記リードに直接連結されてなるこ
とを特徴とする請求項2記載の半導体パッケージ。 - 【請求項7】 前記リードの外側端部に形成された突出
部は前記リードの最外側端部に形成され、その外側端部
の側面は前記封止部の側面から露出されていることを特
徴とする請求項1又は2記載の半導体パッケージ。 - 【請求項8】 集積された電子回路の信号を外部に引き
出すための複数の入出力パッドが一面の外郭に配設され
ている半導体チップと、 前記半導体チップより小さく形成され、前記半導体チッ
プの入出力パッドが設けられた一面に接着手段で付着さ
れ、前記半導体チップの回路動作時に発生する熱を外部
に放出する半導体チップ搭載板と、 前記半導体チップの外周に位置し、外側部には上部面と
下部面のいずれか一面に突出部が形成されている複数の
リードと、 前記半導体チップの入出力パッドと前記複数のリードを
電気的に連結する接続手段と、 前記半導体チップ、半導体チップ搭載板、複数のリード
及び接続手段を外部の環境から保護するためにこれらを
前記リードの突出部と前記半導体チップの一面に付着さ
れた半導体チップ搭載板の反対面がそれぞれ外部に露出
されるように取り囲む封止部と、 前記リードの外側端部に形成され前記封止部の外部に露
出される突出部の下面に融着され、前記半導体チップの
信号を外部に対して入出力させるソルダボールとを含ん
でなり、 前記ソルダボールが融着される半導体パッケージ外周部
の厚さが半導体チップが封止される部分の厚さよりも相
対的に小さくなっている ことを特徴とする半導体パッケ
ージ。 - 【請求項9】 前記複数のリードは、上部面と下部面に
それぞれ突出部が形成されていることを特徴とする請求
項8記載の半導体パッケージ。 - 【請求項10】 前記半導体チップの入出力パッドが設
けられた面の反対面は前記封止部の外部に露出されてい
ることを特徴とする請求項8又は9記載の半導体パッケ
ージ。 - 【請求項11】 集積された電子回路の信号を外部に引
き出すための複数の入出力パッドが一面の外郭に配設さ
れている半導体チップと、 前記半導体チップより大きく形成され、前記半導体チッ
プの入出力パッドが設けられた面の反対面に接着手段で
付着され、前記半導体チップの回路動作時に発生する熱
を外部に放出する半導体チップ搭載板と、 前記半導体チップの外周に位置し、外側部には上部面と
下部面のいずれか一面に突出部が形成されている複数の
リードと、 前記半導体チップの入出力パッドと前記複数のリードを
電気的に連結する接続手段と、 前記半導体チップ、半導体チップ搭載板、複数のリード
及び接続手段を外部の環境から保護するためにこれらを
前記リードの突出部と前記半導体チップの一面に付着さ
れた半導体チップ搭載板の反対面がそれぞれ外部に露出
されるように取り囲む封止部と、 前記リードの外側端部に形成され前記封止部の外部に露
出される突出部の下面に融着され、前記半導体チップの
信号を外部に対して入出力させるソルダボールとを含ん
でなり、 前記ソルダボールが融着される半導体パッケージ外周部
の厚さが半導体チップが封止される部分の厚さよりも相
対的に小さくなっている ことを特徴とする半導体パッケ
ージ。 - 【請求項12】 前記半導体チップの入出力パッドと前
記リードを連結する前記接続手段は電導性ワイヤにより
なることを特徴とする請求項9記載の半導体パッケー
ジ。 - 【請求項13】 前記半導体チップの入出力パッドと前
記リードを連結する前記接続手段は電導性ボールにより
なることを特徴とする請求項9記載の半導体パッケー
ジ。 - 【請求項14】 前記接続手段としては、前記半導体チ
ップの入出力パッドが前記リードに直接連結されてなる
ことを特徴とする請求項9記載の半導体パッケージ。 - 【請求項15】 前記リードの外側端部に形成された突
出部は前記リードの最外側端部に形成され、その外側端
部の側面は前記封止部の側面から露出されていることを
特徴とする請求項8又は9記載の半導体パッケージ。
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