JP3994084B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤボンディングにより実装される半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device mounted by wire bonding.
従来、半導体チップをパッケージに収容したSOP(Small Outline Package)、DIP(Dual Inline Package)、PGA(Pin Grid Array )、QFP(Quad Flat Package)等のパッケージ形態の半導体装置が知られている。又、実装密度を向上させるために、複数個の半導体チップを1つのパッケージに収容したマルチチップパッケージ形態の半導体装置も種々提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor devices having package forms such as SOP (Small Outline Package), DIP (Dual Inline Package), PGA (Pin Grid Array), and QFP (Quad Flat Package) in which a semiconductor chip is contained in a package are known. In order to improve the mounting density, various semiconductor devices in the form of a multichip package in which a plurality of semiconductor chips are accommodated in one package have been proposed.
マルチチップパッケージ形態の半導体装置に関する文献としては、例えば、次のようなものがある。
図6(A)、(B)は、従来のSOP型半導体装置の概略の構成図であり、同図(A)は平面図、及び同図(B)は縦断面図である。又、図7(A)、(B)は、外部引き出し用のリード位置が図6とは異なる従来のSOP型半導体装置の概略の構成図であり、同図(A)は平面図、及び同図(B)は縦断面図である。 6A and 6B are schematic configuration diagrams of a conventional SOP type semiconductor device, where FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a longitudinal sectional view. 7A and 7B are schematic configuration diagrams of a conventional SOP type semiconductor device in which the lead position for external lead is different from that in FIG. 6, and FIG. 7A is a plan view and FIG. FIG. (B) is a longitudinal sectional view.
図6の半導体装置では、リードフレーム10Aを用いて半導体チップ20Aが実装されている。リードフレーム10Aは、図6(A)に示すように、平面がほぼ矩形の半導体チップ搭載用のダイパッド11Aを有し、このダイパッド11Aの上辺及び下辺から所定距離離れて縦方向に、複数本のリード12Aが配設されている。各リード12Aは、内側のインナーリード部分にボンディングパッド13Aが設けられ、外側のアウターリード部分が外部に引き出されている。
In the semiconductor device of FIG. 6, a
ダイパッド11A上には、平面が矩形状の半導体チップ20Aが固着されている。半導体チップ20Aの表面には、図6(A)に示すように、リードフレーム側のボンディングパッド13Aの配置位置に対応して、上辺及び下辺の近傍に複数個のボンディングパッド21Aが配設されている。半導体チップ側の複数個のボンディングパッド21Aは、複数本のワイヤ14Aにより、リードフレーム側の複数個のボンディングパッド13Aに接続されている。これらの半導体チップ20A及び複数本のワイヤ14Aは、樹脂部材15Aにより樹脂封止されている。
On the die
図7の半導体装置では、図6のリードフレーム10Aに対して、リードの引き出し方向が異なるリードフレーム10Bを用いて実装しているため、図6の半導体チップ20Aに対して、ボンディングパッドの配置位置の異なる半導体チップ20Bを用いている。
In the semiconductor device of FIG. 7, since the
即ち、図7のリードフレーム10Bでは、図7(A)に示すように、平面が矩形状のダイパッド11Bの左辺及び右辺から所定距離離れて横方向に、複数本のリード12Bが配設されている。各リード12Bは、内側のインナーリード部分にボンディングパッド13Bが設けられ、外側のアウターリード部分が横方向に引き出されている。
That is, in the
ダイパッド11B上に固着された平面が矩形状の半導体チップ20Bは、図6の半導体チップ20Aと同一の機能を有するが、リードフレーム側のボンディングパッド13Bの配置位置に対応させるために、表面の左辺及び右辺の近傍に複数個のボンディングパッド21Bが配置されるように、図6の半導体チップ20Aとは別個に新たに作成される。この半導体チップ20Bの複数個のボンディングパッド21Bは、複数本のワイヤ14Bにより、リードフレーム側の複数個のボンディングパッド13Bに接続された後、これらの半導体チップ20B及び複数本のワイヤ14Bが、樹脂部材15Bにより樹脂封止される。
The
図8(A)、(B)、(C)は、従来のマルチチップパッケージ形態の半導体装置を示す概略の構成図であり、同図(A)は表面から見た平面図、同図(B)は裏面から見た底面図、及び同図(C)は縦断面図であり、図7中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。 8A, 8B, and 8C are schematic configuration diagrams showing a conventional semiconductor device in the form of a multichip package. FIG. 8A is a plan view seen from the surface, and FIG. ) Is a bottom view seen from the back side, and FIG. 7C is a longitudinal sectional view. Elements common to those in FIG. 7 are denoted by common reference numerals.
この半導体装置では、例えば、メモリ容量を2倍にする等の目的で、図7のようなリードフレーム10Bのダイパッド11Bの表裏両面に、同じ機能を持った半導体チップ20B,20Cを搭載している。
In this semiconductor device, for example, for the purpose of doubling the memory capacity,
リードフレーム10Bは、図8(A)に示すように、平面が矩形状のダイパッド11Bを有し、この左辺及び右辺から所定距離離れて横方向に、複数本のリード12Bが配設されている。複数本のリード12Bは、内側のインナーリード部分にボンディングパッド13B(左側のボンディングパッド13B−11,13B−12,・・・、右側のボンディングパッド13B−21,13B−22,・・・)が設けられ、外側のアウターリード部分が横方向に引き出されている。
As shown in FIG. 8A, the
ダイパッド11Bの表側の半導体チップ20Bの表面には、リードフレーム側のボンディングパッド13B−11,13B−12,・・・,13B−21,13B−22,・・・に対応して、左辺及び右辺の近傍に複数個のボンディングパッド21B(左側のボンディングパッド21B−11,21B−12,・・・、右側のボンディングパッド21B−21,21B−22,・・・)が配置されている。左側のボンディングパッド21B−11,21B−12,・・・は、複数本のワイヤ14Bにより、リードフレーム側の左側のボンディングパッド13B−11,13B−12,・・・に接続される。右側のボンディングパッド21B−21,21B−22,・・・は、リードフレーム側の右側のボンディングパッド13B−21,13B−22・・・に接続される。
On the surface of the
ダイパッド11Bの裏側の半導体チップ20Cとして、表側の半導体チップ20Bと同一の構成(即ち、ボンディングパッドの配置が同一)のチップを使用した場合、ダイパッド11Bの表側から見て、ボンディングパッドの配置が左右あるいは上下に反転されるため、複数のワイヤ14Cが交差してショートする。これを防止するため、裏側の半導体チップ20Cは、表側の半導体チップ20Bに対して、内部素子回路及びボンディングパッドの配置が回転対称となるように反転(即ち、表と裏が対向するようにミラー反転)させたミラーチップ、構造ものを使用している。
When a chip having the same configuration as the front-
ミラーチップ構造の半導体チップ20Cは、図8(B)に示すように、リードフレーム側のボンディングパッド13B−11,13B−12,・・・,13B−21,13B−22,・・・に対応して、右辺及び左辺(裏面から見ているので左右が逆の関係になっている。)の近傍に複数個のボンディングパッド21C(右側のボンディングパッド21C−11,21C−12,・・・、左側のボンディングパッド21C−21,21C−22,・・・)が配設されている。右側のボンディングパッド21C−11,21C−12,・・・は、複数本のワイヤ14Cにより、リードフレーム側の表面から見て左側のボンディングパッド13B−11,13B−12,・・・に接続される。右側のボンディングパッド21C−21,21C−22,・・・は、リードフレーム側の表面から見て右側のボンディングパッド13C−21,13C−22,・・・に接続される。
As shown in FIG. 8B, the
これらの半導体チップ20B,20C及び複数本のワイヤ14B,14Cは、樹脂部材15Bにより樹脂封止される。
The semiconductor chips 20B and 20C and the plurality of
しかしながら、従来の図6、図7と従来の図8の半導体装置では、次の(1)、(2)のような課題があった。 However, the conventional semiconductor devices of FIGS. 6 and 7 and the conventional FIG. 8 have the following problems (1) and (2).
(1) 従来の図6、図7の課題
例えば、図6の半導体チップ20Aを図7のパッケージに搭載する場合、両者のボンディングパッドの配置位置が異なり、ワイヤの交差によるショート等が生じるので、ワイヤ14Aで接続することができない。そのため、半導体チップ20Aと同一の機能を持ち、ボンディングパッドの位置を移動させた図7の半導体チップ20Bを新たに作成する必要がある。
(1) Problems of Conventional FIGS. 6 and 7 For example, when the
このように、図6及び図7のような半導体装置では、パッケージ形状が変わる毎にそのパッケージ用に半導体チップを設計し作成する必要があり、更に、作成した半導体チップに対し、プロービング等によって良否を検証(動作確認テスト)する必要があるため、多大な費用と開発期間が必要になる。又、図7のパッケージに合わせた半導体チップ20Bのボンディングパッド配置にすることによってチップサイズが大きくなったり、あるいはそれぞれの半導体チップに関する在庫を持つ必要が生じる。
As described above, in the semiconductor device as shown in FIGS. 6 and 7, it is necessary to design and create a semiconductor chip for the package every time the package shape is changed. Because it is necessary to verify (operation check test), a great amount of cost and development time are required. Further, by arranging the bonding pads of the
このような不都合を解消するために、例えば、特許文献1に記載されたパッド位置変換用の金属配線フィルムを、図6の半導体チップ20A上に設け、その金属配線フィルムを介して、図6の半導体チップ側のボンディングパッド21Aと図7のリードフレーム側のボンディングパッド13Bとをワイヤで接続することも考えられる。あるいは、特許文献2に記載された配線パターンを有する信号位置変換部を、図7のダイパッド11Bに固定し、この上に図6の半導体チップ20Aを搭載し、その信号位置変換部を介して、図6の半導体チップ側のボンディングパッド21Aと図7のリードフレーム側のボンディングパッド13Bとをワイヤで接続することも考えられる。
In order to eliminate such inconvenience, for example, a metal wiring film for pad position conversion described in
しかし、特許文献1のような金属配線フィルム、あるいは文献2のような信号位置変換部を設けてボンディングパッド間をワイヤボンディングする構成では、中継のための配線構造等が確立されていないので、半導体チップ側及びリードフレーム側のボンディングパッドの位置の変更に伴い、中継のための配線構造等が変更されるので、例えば、動作確認の検証のためにプロービング等を行うときに、新たな周辺機器が必要となり、大幅にコストが増加する虞があった。
However, in a configuration in which a metal wiring film as in
(2) 従来の図8の課題
表側の半導体チップ20Bと、これのミラーチップである裏側の半導体チップ20Cとの2種類の半導体チップを用意する必要があるので、パッケージ形状が変わる毎にそのパッケージ用に2種類の半導体チップを設計し作成する必要があり、更に、作成した2種類の半導体チップに対し、プロービング等によって良否を検証(動作確認テスト)する必要があるため、コスト高になったり、チップサイズが大きくなったり、あるいはそれぞれの半導体チップに関して在庫を持つ必要が生じる。
(2) Problem of Conventional FIG. 8 Since it is necessary to prepare two types of semiconductor chips, that is, the
このような不都合を解消するために、例えば、特許文献1に記載されたパッド位置変換用の金属配線フィルムや、特許文献2に記載された配線パターンを有する信号位置変換部を用いることも考えられるが、前記(1)と同様に、例えば、動作確認の検証のためにプロービング等を行うときに、新たな周辺機器が必要となり、大幅にコストが増加する虞があった。
In order to eliminate such an inconvenience, for example, a metal position film for pad position conversion described in
本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、ボンディングパッドの配置変換が簡易的確に行える半導体装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and to provide a semiconductor device capable of easily and accurately changing the arrangement of bonding pads.
前記課題を解決するために、本発明のうちの第1の発明の半導体装置では、半導体チップ搭載用の基板と、前記基板の周辺に、前記基板と所定距離離れて配置された複数のリードと、前記基板上に搭載され、第1のボンディングパッドが複数配置されたシリコン基板を用いてなる複数の半導体チップと、中継部材と、複数の第1、第2のワイヤとを備えている。 In order to solve the above problems, in a semiconductor device according to a first aspect of the present invention, a substrate for mounting a semiconductor chip, and a plurality of leads disposed around the substrate at a predetermined distance from the substrate. And a plurality of semiconductor chips using a silicon substrate mounted on the substrate and provided with a plurality of first bonding pads, a relay member, and a plurality of first and second wires.
前記中継部材は、第2のボンディングパッドと、第3のボンディングパッドと、前記第2のボンディングパッドと前記第3のボンディングパッドとを電気的に接続する配線とを複数有し、前記第1のボンディングパッドを露出するように前記複数の半導体チップ上に架設されている。前記複数の第1のワイヤは、前記各半導体チップの前記第1のボンディングパッドと前記中継部材の前記第2のボンディングパッドとを電気的に接続している。前記複数の第2のワイヤは、前記リードと前記中継部材の前記第3のボンディングパッドとを電気的に接続している。 The relay member includes a second bonding pad, a third bonding pad, and a plurality of wirings that electrically connect the second bonding pad and the third bonding pad. It is constructed on the plurality of semiconductor chips so as to expose the bonding pads. The plurality of first wires electrically connect the first bonding pad of each semiconductor chip and the second bonding pad of the relay member. The plurality of second wires electrically connect the lead and the third bonding pad of the relay member.
そして、前記中継部材は、前記複数の半導体チップによって形成される1つの領域の外縁よりも内側に収まるように配置され、前記中継部材には、前記第2のボンディングパッドと前記第3のボンディングパッドと前記配線とが形成されたシリコン基板から構成される中継チップが用いられている。 The relay member is disposed so as to be located inside an outer edge of one region formed by the plurality of semiconductor chips, and the relay member includes the second bonding pad and the third bonding pad. And a relay chip composed of a silicon substrate on which the wiring is formed.
第2の発明の半導体装置では、半導体チップ搭載用の基板と、前記基板の周辺に、前記基板と所定距離離れて配置された複数のリードと、前記基板上に搭載され、第1のボンディングパッドが複数配置されたシリコン基板を用いてなる複数の半導体チップと、複数の中継部材と、複数の第1、第2のワイヤとを備えている。 In a semiconductor device of a second invention, a substrate for mounting a semiconductor chip, a plurality of leads arranged around the substrate at a predetermined distance from the substrate, and a first bonding pad mounted on the substrate Are provided with a plurality of semiconductor chips formed using a plurality of silicon substrates, a plurality of relay members, and a plurality of first and second wires.
前記複数の中継部材は、第2のボンディングパッドと、第3のボンディングパッドと、前記第2のボンディングパッドと前記第3のボンディングパッドとを電気的に接続する配線と、この配線により前記第2及び第3のボンディングパッドに電気的に接続された中間部材間接続用の複数の第4のボンディングパッドとを複数有し、前記各半導体チップの前記第1のボンディングパッドを露出するように前記各半導体チップ上にそれぞれ形成されている。前記複数の第1のワイヤは、前記各半導体チップの前記第1のボンディングパッドと前記各中継部材の前記第2のボンディングパッドとを電気的に接続している。前記複数の第2のワイヤは、前記リードと前記各中継部材の前記第3のボンディングパッドとを電気的に接続している。 The plurality of relay members include a second bonding pad, a third bonding pad, a wiring for electrically connecting the second bonding pad and the third bonding pad, and the second through the wiring. And a plurality of fourth bonding pads for connecting between the intermediate members electrically connected to the third bonding pads, and each of the semiconductor chips is exposed to expose the first bonding pads. Each is formed on a semiconductor chip. The plurality of first wires electrically connect the first bonding pads of the semiconductor chips and the second bonding pads of the relay members. The plurality of second wires electrically connect the lead and the third bonding pad of each relay member.
そして、前記各中継部材は、前記各半導体チップよりも小さく、且つ、前記各半導体チップの上面の外縁よりも内側に収まるように配置され、前記各中継部材には、前記第2のボンディングパッドと前記第3のボンディングパッドと前記配線とが形成されたシリコン基板から構成される中継チップが用いられている。 Each of the relay members is smaller than each of the semiconductor chips and arranged to be inside the outer edge of the upper surface of each of the semiconductor chips, and each of the relay members includes the second bonding pad and A relay chip composed of a silicon substrate on which the third bonding pad and the wiring are formed is used.
第1の発明の半導体装置によれば、複数個の半導体チップ上に中継チップを積層し、この中継チップでパッド配置の方向を変換しているので、パッド配置に制約されずに、マルチチップ半導体装置を容易に製造できる。しかも、中継チップはボンディングパッド及び配線のみで構成できるため、パッド配置を変更した半導体チップを作成する場合よりも、再設計や動作の検証に必要な費用、あるいは開発費用等を削減可能である。更に、中継チップは半導体チップ上に積層するので、横方向の面積の増加を抑え、小型化を図ることができる。 According to the semiconductor device of the first invention, the relay chip is stacked on the plurality of semiconductor chips, and the direction of the pad arrangement is changed by the relay chip. Therefore, the multichip semiconductor is not restricted by the pad arrangement. The device can be easily manufactured. In addition, since the relay chip can be configured only with bonding pads and wiring, it is possible to reduce costs required for redesign and verification of operation, development costs, and the like, compared with the case of creating a semiconductor chip with a changed pad arrangement. Furthermore, since the relay chip is stacked on the semiconductor chip, an increase in the area in the lateral direction can be suppressed and downsizing can be achieved.
その上、半導体チップによって形成される1つの領域の外縁の内側に収まるように、中継チップを固着しているので、この中継チップを所定位置に強固に固定でき、中継チップ搭載及びワイヤボンディングを簡単かつ的確に行うことができる。特に、半導体チップと中継チップをシリコン基板を用いて構成したので、ほぼ同じ条件下でそれらに対するワイヤボンディングを行うことが可能になり、中継チップに形成された第2、第3のボンディングパッドに第1、第2のワイヤを好適にボンディングすることができる。又、中継チップの配線は、パッド配置の変換方向等に対応して種々の形態に変更できるが、配線状態が複雑になって配線相互間でショートする等の不都合が生じる場合には、この配線を多層配線構造にすれば良い。 In addition, since the relay chip is fixed so as to fit inside the outer edge of one region formed by the semiconductor chip, the relay chip can be firmly fixed at a predetermined position, and the relay chip mounting and wire bonding can be easily performed. It can be done accurately. In particular, since the semiconductor chip and the relay chip are configured using a silicon substrate, wire bonding to them can be performed under substantially the same conditions, and the second and third bonding pads formed on the relay chip are connected to the second and third bonding pads. The first and second wires can be suitably bonded. In addition, the wiring of the relay chip can be changed into various forms corresponding to the conversion direction of the pad arrangement, etc., but this wiring is used when the wiring state becomes complicated and inconveniences such as short-circuiting between the wirings occur. May have a multilayer wiring structure.
第2の発明の半導体装置によれば、複数個の半導体チップ上にそれぞれ中継チップを積層し、この複数個の中継チップでパッド配置の方向を変換しているので、第1の発明とほぼ同様の効果が得られる。その上、各中継チップのサイズを小さくできるので、断線等を少なくしてチップの歩留まりを上げ、低コスト化を図ることが可能である。 According to the semiconductor device of the second invention, the relay chips are stacked on the plurality of semiconductor chips, respectively, and the direction of the pad arrangement is changed by the plurality of relay chips, so that it is almost the same as the first invention. The effect is obtained. In addition, since the size of each relay chip can be reduced, it is possible to reduce the disconnection and the like, increase the yield of the chip, and reduce the cost.
第1の発明の半導体装置では、半導体チップ搭載用の基板を有し、この基板の周辺に、この基板と所定距離離れて複数のリードが配置されている。第1のボンディングパッドが複数配置されたシリコン基板を用いてなる複数の半導体チップが、基板上に搭載されている。複数の半導体チップ上には、これらによって形成される1つの領域の外縁よりも内側に収まるように中継部材が配置され、且つ、第1のボンディングパッドを露出するように該中継部材が架設されている。 The semiconductor device of the first invention has a substrate for mounting a semiconductor chip, and a plurality of leads are arranged around the substrate at a predetermined distance from the substrate. A plurality of semiconductor chips using a silicon substrate on which a plurality of first bonding pads are arranged are mounted on the substrate. On the plurality of semiconductor chips, a relay member is arranged so as to be inside the outer edge of one region formed by these, and the relay member is installed so as to expose the first bonding pad. Yes.
中継部材は、複数の第2のボンディングパッドと、複数の第3のボンディングパッドと、該第2のボンディングパッドと該第3のボンディングパッドとを電気的に接続する複数の配線とが形成されたシリコン基板から構成される中継チップが用いられている。各半導体チップの第1のボンディングパッドと、中継部材の第2のボンディングパッドとは、複数の第1のワイヤにより電気的に接続され、更に、リードと中継部材の第3のボンディングパッドとは、複数の第2のワイヤにより電気的に接続されている。 The relay member includes a plurality of second bonding pads, a plurality of third bonding pads, and a plurality of wirings that electrically connect the second bonding pads and the third bonding pads. A relay chip composed of a silicon substrate is used. The first bonding pad of each semiconductor chip and the second bonding pad of the relay member are electrically connected by a plurality of first wires, and the lead and the third bonding pad of the relay member are They are electrically connected by a plurality of second wires.
第2の発明の半導体装置では、第1の発明の中継部材に代えて、複数の中継チップが用いられ、これらの各中継チップが各半導体チップ上に搭載されている。 In the semiconductor device of the second invention, a plurality of relay chips are used instead of the relay member of the first invention, and each of these relay chips is mounted on each semiconductor chip.
本発明の実施例1を説明する前に、先ず、本発明の参考例を説明する。 Before describing Example 1 of the present invention, first, a reference example of the present invention will be described.
図3(A)、(B)、(C)は、本発明の参考例を示すSOP型半導体装置の概略の構成図であり、同図(A)は一部を省略した平面図、同図(B)は同図(A)を横方向に切断した断面図、及び同図(C)は同図(A)を縦方向に切断した断面図である。 3A, 3B, and 3C are schematic configuration diagrams of an SOP type semiconductor device showing a reference example of the present invention, and FIG. 3A is a plan view in which a part is omitted. (B) is a cross-sectional view of FIG. (A) cut in the horizontal direction, and (C) is a cross-sectional view of FIG. (A) cut in the vertical direction.
このSOP型半導体装置は、半導体チップ搭載用の基板として、例えば、リードフレーム30を用いている。リードフレーム30は、図3(A)に示すように、平面がほぼ矩形の半導体チップ搭載用のダイパッド31を有し、このダイパッド31の左辺及び右辺から所定距離離れて横方向に、複数本のリード32が配設されている。複数本のリード32は、内側のインナーリード部分に第1のボンディングパッド33(左側のボンディングパッド33−11,33−12,・・・、右側のボンディングパッド33−21,33−22,・・・)が設けられ、外側のアウターリード部分が横方向に引き出されている。
This SOP type semiconductor device uses, for example, a
ダイパッド31の表面には、平面がほぼ矩形の半導体チップ40が固着されている。半導体チップ40は、シリコン等の基板に半導体メモリ、半導体集積回路(以下「IC」という。)等が形成され、この表面の上辺及び下辺の近傍に複数個の第1のボンディングパッド41(上側のボンディングパッド41−11,41−12,・・・、下側のボンディングパッド41−21,41−22,・・・)が配設されている。
A
半導体チップ40の表面の外縁の内側に収まるように、平面がほぼ方形の中継部材である中継チップ50が絶縁性の接着材45により固着されている。中継チップ50は、シリコン、ガラスエポキシ樹脂等の薄型基板を有し、この基板表面の4辺の近傍に複数個のボンディングパッド51(上側の第2のボンディングパッド51−11,51−12,・・・、下側の第2のボンディングパッド51−21,51−22,・・・、左側の第3のボンディングパッド51−31,51−32,・・・、右側の第3のボンディングパッド51−41,51−42,・・・)が配設されている。
A
中継チップ50の基板に、導電膜等からなる配線パターン52が形成され、この配線パターン52によって複数個のボンディングパッド51が相互に接続されている。例えば、上側のボンディングパッド51−11,51−12,・・・の左半分は、左側のボンディングパッド51−31,51−32,・・・の上半分と相互に接続され、上側のボンディングパッド51−11,51−12,・・・の右半分は、右側のボンディングパッド51−41,51−42,・・・の上半分と相互に接続され、下側のボンディングパッド51−21,51−22,・・・の左半分は、左側のボンディングパッド51−31,51−32,・・・の下半分と相互に接続され、下側のボンディングパッド51−21,51−22,・・・の右半分は、右側のボンディングパッド51−41,51−42,・・・の下半分と相互に接続されている。
A
半導体チップ側の複数個の第1のボンディングパッド41は、複数本の第1のワイヤ61によって中継チップ側の複数個の第2のボンディングパッド51−11,51−12,・・・,51−21,51−22,・・・に接続され、この複数個のボンディングパッド51−11,51−12,・・・,51−21,51−22,・・・に配線パターン52を介して接続された他の複数個の第3のボンディングパッド51−31,51−32,・・・,51−41,51−42,・・・が、複数本の第2のワイヤ62によってリードフレーム側の複数個のボンディングパッド33に接続されている。
A plurality of
例えば、半導体チップ40の上側のボンディングパッド41−11,41−12,・・・の左半分は、ワイヤ61及び中継チップ50を介して、リードフレーム30の左側のボンディングパッド33−11,33−12,・・・の上半分に接続され、半導体チップ40の上側のボンディングパッド41−11,41−12,・・・の右半分は、ワイヤ61及び中継チップ50を介して、リードフレーム30の右側のボンディングパッド33−21,33−22,・・・の上半分に接続されている。同様に、半導体チップ40の下側のボンディングパッド41−21,41−22,・・・の左半分は、リードフレーム30の左側のボンディングパッド33−11,33−12,・・・の下半分に接続され、半導体チップ40の下側のボンディングパッド41−21,41−22,・・・の右半分は、リードフレーム30の右側のボンディングパッド33−21,33−22,・・・の下半分に接続されている。
For example, the left half of the bonding pads 41-11, 41-12,... On the upper side of the
これらのダイパッド31、半導体チップ40、中継チップ50、ワイヤ61,62、及びリードフレーム32のボンディングパッド33部分は、樹脂部材70により樹脂封止されている。リード32のアウターリード部分は、樹脂部材70から突出し、下方向へほぼL字形に折り曲げられている。
The
図4は、図3の半導体装置の製造方法の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a manufacturing method of the semiconductor device of FIG.
図3の半導体装置は、例えば、(1)チップボンディング工程、(2)マウント工程、(3)ワイヤボンディング工程、及び(4)封止工程等によって製造される。以下、各製造工程を説明する。 The semiconductor device of FIG. 3 is manufactured by, for example, (1) a chip bonding process, (2) a mounting process, (3) a wire bonding process, and (4) a sealing process. Hereinafter, each manufacturing process will be described.
(1) チップボンディング工程
ダイスボンダにより半導体チップ40を把持し、リードフレーム30のダイパッド31の表面に、半導体チップ40の裏面を、銀ペースト等の接着材等によって固着する。
(1) Chip Bonding Process The
(2) マウント工程
絶縁性の接着材45を、半導体チップ40の表面のほぼ中央部分、あるいは中継チップ50の裏面に形成しておく。接着材45としては、例えば、エポキシ樹脂等を用いた低応力のペースト材や、あるいは熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等のフィルム材等を使用すればよい。
(2) Mounting process An insulating
ダイスボンダにより中継チップ50を把持し、半導体チップ40の表面の外縁の内側に収まるように、中継チップ50の裏面を接着材45により固着する。
The
この固着時においては、ダイスボンダの接触圧力や移動速度等を調整して、半導体チップ40が受ける衝撃力を小さくすることが望ましい。又、衝撃力を緩衝するために、接着材45として衝撃緩衝機能を有するものを使用したり、あるいは別途、衝撃緩衝パッド等を半導体チップ40と中継チップ50との間に設けても良い。
At the time of fixing, it is desirable to reduce the impact force received by the
(3) ワイヤボンディング工程
ワイヤボンダを用いて、半導体チップ40のボンディングパッド41と中継チップ50のボンディングパッド51とを、ワイヤ61で接続すると共に、中継チップ50のボンディングパッド51とリードフレーム30のボンディングパッド33とを、ワイヤ62で接続する。
(3) Wire Bonding Process Using a wire bonder, the
(4) 封止工程等
半導体チップ40及び中継チップ50が搭載されたリードフレーム30を、例えば、金型成型機にセットし、エポキシ樹脂等の樹脂部材70によるモールド成形により、半導体チップ40、中継チップ50及びワイヤ61,62等を樹脂封止する。
(4) Sealing Step, etc. The
リードフレーム30の余分な樹脂、ばり、不要部分等を除去すると共に、このリード32のアウターリード部分を所望の形状に折り曲げる等すれば、図1の半導体装置の製造が終了する。その後、必要に応じて、テスタで良否の検証を行う。
If the resin, burrs, unnecessary portions and the like of the
図3の半導体装置では、リード32のアウターリード部分と半導体チップ40とが、中継チップ50及びワイヤ61,62を介して電気的に接続されているので、そのアウターリード部分に対して信号の入出力を行えば、所定の電気的動作が行われる。
In the semiconductor device of FIG. 3, since the outer lead portion of the
この参考例では、次の(a)〜(g)のような効果等がある。 This reference example has the following effects (a) to (g).
(a) 半導体チップ40上に中継チップ50を積層し、この中継チップ50を用いてリードフレーム30側のボンディングパッド33に接続できるようにパッド配置をほぼ直角方向に変換している。そのため、例えば、従来の図7のような半導体チップ20Bを作成しなくても、この図7のようなパッケージに搭載することが可能になる。
(A) The
(b) 中継チップ50は、ボンディングパッド51と配線パターン52のみで構成できるため、従来の図7のような半導体チップ20Bを作成する場合よりも、再設計や動作の検証に必要な費用、あるいは開発費用等を減らすことが可能である。
(B) Since the
(c) 従来の図7のような半導体チップ20Bに合わせたパッド配置にすることによってチップサイズが大きくなることもなく、中継チップ50を半導体チップ40上に積層しているので、この中継チップ50を配置するのに必要な面積は増加しない。
(C) Since the
(d) 半導体チップ40の表面の外縁の内側に収まるように、中継チップ50を固着しているので、この中継チップ50を所定位置に強固に固定できる。そのため、中継チップ搭載時やワイヤボンディング時に加わる力により、中継チップ50が所定の搭載位置からずれることがなく、中継チップ搭載及びワイヤボンディングを簡単かつ的確に行うことができる。
(D) Since the
(e) 例えば、接着材45として衝撃緩衝機能を有するものを使用したり、あるいは別途、衝撃緩衝パッド等を半導体チップ40と中継チップ50との間に設けると、中継チップ50の固着時において、半導体チップ40が受ける衝撃力を小さくでき、これによって半導体チップ40の故障率を減少できる。
(E) For example, when an adhesive having an impact buffering function is used as the adhesive 45, or an impact buffer pad or the like is separately provided between the
(f) 中継チップ50の配線パターン52は、パッド配置の変換方向等に対応して種々の形態に変更できる。この際、配線状態が複雑になって配線相互間でショートする等の不都合が生じる場合には、配線パターン52を、例えば、図5のような多層配線構造にすれば良い。
(F) The
(g) 図5は、多層配線構造の一例を示す概略の拡大断面図である。 (G) FIG. 5 is a schematic enlarged sectional view showing an example of a multilayer wiring structure.
中継チップ50は、シリコン、ガラスエポキシ樹脂等の薄型基板50aを有している。基板50a上には、配線パターン52を形成する導電膜50bと、層間絶縁膜50cとが、積層状態に交互に配置形成されている。導電膜50bは、コンタクトホール50d等によってボンディングパッド51と接続されている。このような積層構造を用いれば、配線間をショートさせることなく、複雑な配線パターン52を容易に形成できる。
The
次に、本発明の実施例1の構成、製造方法、効果等を説明する。 Next, the configuration, manufacturing method, effects, and the like of the first embodiment of the present invention will be described.
(構成等)
図1(A)、(B)は、本発明の実施例1を示すマルチチップパッケージ形態の半導体装置の概略の構成図であり、同図(A)は表面から見て一部を省略した平面図、及び同図(B)は一部を省略した縦断面図であり、参考例を示す図3中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration etc.)
FIGS. 1A and 1B are schematic configuration diagrams of a semiconductor device in the form of a multi-chip package showing Example 1 of the present invention, and FIG. The figure and the figure (B) are the longitudinal cross-sectional views which abbreviate | omitted one part, and the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in the element in FIG. 3 which shows a reference example.
このマルチチップパッケージ形態の半導体装置では、図3のようなリードフレーム30のダイパッド31の表面に、平面がほぼ矩形の複数個の(例えば、2個)の半導体チップ40A−1,40A−2が固着され、更に、この半導体チップ40A−1及び40A−2によって形成される1つの領域の外縁の内側に収まるように、図3と同様の接着材45によって、平面がほぼ矩形の1個の中継部材である中継チップ50Fが固着されている。
In this multi-chip package semiconductor device, a plurality of (for example, two)
各半導体チップ40A−1,40A−2には、この表面の対向する2辺の近傍に、複数個の第1のボンディングパッド41がそれぞれ配設されている。中継チップ50Fは、半導体チップ40A−1,40A−2の複数個のボンディングパッド41と各リード32のボンディングパッド33とに対応して、表面の対向する2辺の近傍に、複数個の第2、第3のボンディングパッド51が配設されている。複数個のボンディングパッド51は、図5に示すような多層配線構造の配線パターン52Fによって相互に接続されている。
Each of the
中継チップ50F側のボンディングパッド51の複数個の第2のボンディングパッドは、複数本の第1のワイヤ61によって半導体チップ40A−1,40A−2側の複数個の第1のボンディングパッド41に接続され、更に、ボンディングパッド51の他の複数個の第3のボンディングパッドが、複数本の第2のワイヤ62によってリードフレーム30側の複数個のボンディングパッド33(33−1,33−2,・・・)に接続されている。
The plurality of second bonding pads of the
これらの半導体チップ40A−1,40A−2、中継チップ50F、及びワイヤ61,62等は、図3と同様に、樹脂部材70により樹脂封止されている。その他の構成と、動作は、図3とほぼ同様である。
The semiconductor chips 40A-1 and 40A-2, the
(製造方法)
図3の製造方法とほぼ同様に、チップボンディング工程において、ダイパッド31の表面に半導体チップ40A−1,40A−2の裏面を固着する。マウント工程において、中継チップ50Fを接着材45で、半導体チップ40A−1及び40A−2によって形成される1つの領域の外縁の内側に収まるように固着する。次に、ワイヤボンディング工程において、半導体チップ40A−1,40A−2側の第1のボンディングパッド41の複数個を、第1のワイヤ61によって中継チップ50F側のボンディングパッド51の複数個の第2のボンディングパッドに接続し、このボンディングパッド51の他の複数個の第3のボンディングパッドを、第2のワイヤ62によってリードフレーム30側のボンディングパッド33(33−1,33−2,・・・)に接続する。
(Production method)
Similar to the manufacturing method of FIG. 3, in the chip bonding step, the back surfaces of the
その後、封止工程において、半導体チップ40A−1,40A−2、中継チップ50F、及びワイヤ61,62等を樹脂部材70で樹脂封止し、その他、図3とほぼ同様の処理を行えば、図1の半導体装置の製造が終了する。
Thereafter, in the sealing step, the
(効果等)
この実施例1では、次の(I)〜(V)のような効果等がある。
(Effects etc.)
The first embodiment has the following effects (I) to (V).
(I) 半導体チップ40A−1,40A−2上に中継チップ50Fを積層し、この中継チップ50Fを用いてリードフレーム30側のボンディングパッド33に接続できるようにパッド配置の方向を変換している。そのため、パッド配置に制約されずに、マルチチップパッケージ形態の半導体装置を製造できる。
(I) The
(II) 中継チップ50Fは、ボンディングパッド51と多層配線構造の配線パターン52Fのみで構成されるため、パッド配置を変更した半導体チップを作成する場合よりも、再設計や動作の検証に必要な費用、あるいは開発費用等を減らすことが可能である。
(II) Since the
(III) 半導体チップ40A−1及び40A−2によって形成される1つの領域の外縁の内側に収まるように、中継チップ50Fを固着しているので、この中継チップ50Fを所定位置に強固に固定できる。このため、中継チップ搭載時やワイヤボンディング時に加わる力により、中継チップ50Fが所定の搭載位置からずれることがなく、中継チップ搭載及びワイヤボンディングを簡単かつ的確に行うことができる。特に、半導体チップ40A−1,40A−2と中継チップ50Fをシリコン基板を用いて構成した場合、ほぼ同じ条件下でそれらに対するワイヤボンディングを行うことが可能になり、中継チップ50Fに形成されたボンディングパッド51にワイヤ61,62を好適にボンディングすることができる。
(III) Since the
(IV) 例えば、接着材45として衝撃緩衝機能を有するものを使用したり、あるいは別途、衝撃緩衝パッド等を半導体チップ40A−1,40A−2と中継チップ50Fとの間に設けると、中継チップ50Fの固着時において、半導体チップ40A−1,40A−2が受ける衝撃力を小さくでき、これによって半導体チップ40A−1,40A−2の故障率を減少できる。
(IV) For example, if an adhesive having an impact buffer function is used as the adhesive 45, or if an impact buffer pad or the like is separately provided between the
(V) 半導体チップ40A−1,40A−2は、3個以上設けても良い。又、中継チップ50Fの配線パターン52Fは、パッド配置の変換方向等に対応して種々の形態に変更できる。
(V) Three or
(構成等)
図2(A)、(B)は、本発明の実施例2を示すマルチチップパッケージ形態の半導体装置の概略の構成であり、同図(A)は表面から見て一部を省略した平面図、及び同図(B)は一部を省略した縦断面図であり、参考例及び実施例1を示す図3、図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration etc.)
2A and 2B are schematic configurations of a semiconductor device in the form of a multichip package showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 2A is a plan view with a part omitted as viewed from the surface. FIG. 3B is a longitudinal sectional view with a part omitted, and elements common to those in FIGS. 3 and 1 showing the reference example and Example 1 are denoted by common reference numerals.
このマルチチップパッケージ形態の半導体装置では、図3のようなリードフレーム30のダイパッド31の表面に、図1と同様の複数個の(例えば、2個)の半導体チップ40A−1,40A−2が固着され、更に、この半導体チップ40A−1,40A−2の表面の外縁の内側に収まるように、図3と同様の接着材45によって、平面がほぼ矩形の中継部材である中継チップ50G−1,50G−2がそれぞれ固着されている。
In this multi-chip package semiconductor device, a plurality of (for example, two)
各半導体チップ40A−1,40A−2上に固着された各中継チップ50G−1,50G−2は、その半導体チップ40A−1,40A−2の複数個の第1のボンディングパッド41に対応して、表面の対向する2辺の近傍に、複数個の第2、第3のボンディングパッド51が配設されている。又、各中継チップ51G−1,51G−2の他の1辺の近傍にも、必要に応じて複数個の第4のボンディングパッド51が配設されている。複数個の第2、第3、第4のボンディングパッド51は、図5に示すような多層配線構造の各配線パターン52G−1,52G−2によって相互に接続されている。
Each
中継チップ50G−1,50G−2側のボンディングパッド51の複数個の第2のボンディングパッドは、複数本の第1のワイヤ61によって半導体チップ40A−1,40A−2側の複数個の第1のボンディングパッド41に接続され、更に、ボンディングパッド51の他の複数個の第3のボンディングパッドが、複数本の第2のワイヤ62によってリードフレーム30側の複数個のボンディングパッド33(33−1,33−2,・・・)に接続されている。又、中継チップ50G−1と中継チップ50G−2との接続が必要な場合には、中継チップ50G−1側の第4のボンディングパッド51と、中継チップ50G−2側の第4のボンディングパッド51とを、ワイヤ63で接続すれば良い。
The plurality of second bonding pads of the
これらの半導体チップ40A−1,40A−2、中継チップ50G−1,50G−2、及びワイヤ61,62,63等は、図3、図1と同様に、樹脂部材70により樹脂封止されている。その他の構成と、動作は、図3、図1とほぼ同様である。
These
(製造方法)
図3、図1の製造方法とほぼ同様に、チップボンディング工程において、ダイパッド31の表面に半導体チップ40A−1,40A−2の裏面を固着する。マウント工程において、各中継チップ50G−1,50G−2を接着材45で、各半導体チップ40A−1,40A−2の表面の外縁の内側に収まるように固着する。
(Production method)
3 and 1, the back surfaces of the
次に、ワイヤボンディング工程において、半導体チップ40A−1,40A−2側の第1のボンディングパッド41の複数個を、第1のワイヤ61によって中継チップ50G−1,50G−2側のボンディングパッド51の複数個の第2のボンディングパッドに接続し、このボンディングパッド51の他の複数個の第3のボンディングパッドを、第2のワイヤ62によってリードフレーム30側のボンディングパッド33(33−1,33−2,・・・)に接続する。中継チップ50G−1と中継チップ50G−2との接続が必要な場合には、中継チップ50G−1側の第4のボンディングパッド51と、中継チップ50G−2側の第4のボンディングパッド51とを、ワイヤ63で接続する。
Next, in the wire bonding step, a plurality of
その後、封止工程において、半導体チップ40A−1,40A−2、中継チップ50G−1,50G−2、及びワイヤ61,62,63等を樹脂部材70で樹脂封止し、その他、図3、図1とほぼ同様の処理を行えば、図2の半導体装置の製造が終了する。
Thereafter, in the sealing step, the
(効果等)
この実施例2では、実施例1の(I)〜(V)のような効果等がある上に、次の(VI)のような効果等もある。
(Effects etc.)
In the second embodiment, there are the effects (I) to (V) of the first embodiment and the following effects (VI).
(VI) 実施例1と比べ、図1の中継チップ50Fを中継チップ50G−1と中継チップ50G−2に分割して中継チップサイズを小さくしているので、断線等が少なくなって歩留まりが向上し、コストダウンが可能である。
(VI) Compared with the first embodiment, the
本発明は、上記参考例や実施例1、2に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例である実施例3としては、例えば、次の(i)、(ii)のようなものがある。 The present invention is not limited to the reference example and the first and second embodiments, and various modifications are possible. As a third embodiment which is this modification, for example, there are the following (i) and (ii).
(i) 半導体チップ搭載用の基板として、リードフレーム30のダイパッド31を用いた例を説明したが、配線基板、半導体基板、ガラスエポキシ基板等の他の基板を用いても良い。
(I) Although the example using the
(ii) 図示のパッド配置や中継チップの配線パターンは一例であって、パッド配置の変換方向等に対応して種々の形態に変更できる。又、製造方法や製造材料は、任意に変更可能である。 (ii) The illustrated pad arrangement and the wiring pattern of the relay chip are merely examples, and can be changed to various forms according to the conversion direction of the pad arrangement. Moreover, a manufacturing method and a manufacturing material can be changed arbitrarily.
上記の参考例や実施例では、SOP型のパッケージについて説明したが、リードフレーム30のアウターリード部分の引き出し形状を変えることにより、QFP等の他のパッケージ形状にすることも可能である。又、樹脂封止型パッケージ以外に、中空パッケージ等の他のパッケージを用いても良い。
In the above reference examples and examples, the SOP type package has been described. However, by changing the lead shape of the outer lead portion of the
30 リードフレーム
31 ダイパッド
32 リード
33,41,51 ボンディングパッド
40,40A−1,40A−4 半導体チップ
45 接着材
50,50F,50G−1,50G−2 中継チップ
52,52F,52G−1,52G−2 配線パターン
61,62,63 ワイヤ
30
Claims (4)
前記基板の周辺に、前記基板と所定距離離れて配置された複数のリードと、
前記基板上に搭載され、第1のボンディングパッドが複数配置されたシリコン基板を用いてなる複数の半導体チップと、
第2のボンディングパッドと、第3のボンディングパッドと、前記第2のボンディングパッドと前記第3のボンディングパッドとを電気的に接続する配線とを複数有し、前記第1のボンディングパッドを露出するように前記複数の半導体チップ上に架設された中継部材と、
前記各半導体チップの前記第1のボンディングパッドと前記中継部材の前記第2のボンディングパッドとを電気的に接続する複数の第1のワイヤと、
前記リードと前記中継部材の前記第3のボンディングパッドとを電気的に接続する複数の第2のワイヤとを備え、
前記中継部材は、前記複数の半導体チップによって形成される1つの領域の外縁よりも内側に収まるように配置され、
前記中継部材には、前記第2のボンディングパッドと前記第3のボンディングパッドと前記配線とが形成されたシリコン基板から構成される中継チップが用いられることを特徴とする半導体装置。 A substrate for mounting a semiconductor chip;
A plurality of leads disposed around the substrate at a predetermined distance from the substrate;
A plurality of semiconductor chips mounted on the substrate and using a silicon substrate on which a plurality of first bonding pads are arranged;
A plurality of second bonding pads, a third bonding pad, and a wiring for electrically connecting the second bonding pad and the third bonding pad, and exposing the first bonding pad A relay member erected on the plurality of semiconductor chips,
A plurality of first wires that electrically connect the first bonding pad of each of the semiconductor chips and the second bonding pad of the relay member;
A plurality of second wires that electrically connect the lead and the third bonding pad of the relay member;
The relay member is disposed so as to be located inside an outer edge of one region formed by the plurality of semiconductor chips,
2. A semiconductor device according to claim 1, wherein the relay member is a relay chip including a silicon substrate on which the second bonding pad, the third bonding pad, and the wiring are formed.
前記基板の周辺に、前記基板と所定距離離れて配置された複数のリードと、
前記基板上に搭載され、第1のボンディングパッドが複数配置されたシリコン基板を用いてなる複数の半導体チップと、
第2のボンディングパッドと、第3のボンディングパッドと、前記第2のボンディングパッドと前記第3のボンディングパッドとを電気的に接続する配線とを複数有し、前記各半導体チップの前記第1のボンディングパッドを露出するように前記各半導体チップ上にそれぞれ形成された複数の中継部材と、
前記各半導体チップの前記第1のボンディングパッドと前記各中継部材の前記第2のボンディングパッドとを電気的に接続する複数の第1のワイヤと、
前記リードと前記各中継部材の前記第3のボンディングパッドとを電気的に接続する複数の第2のワイヤとを備え、
前記各中継部材は、前記各半導体チップよりも小さく、且つ、前記各半導体チップの上面の外縁よりも内側に収まるように配置され、
前記各中継部材には、前記第2のボンディングパッドと前記第3のボンディングパッドと前記配線とが形成されたシリコン基板から構成される中継チップが用いられ、
更に、前記各中継部材には、前記配線により前記第2及び第3のボンディングパッドに電気的に接続された中間部材間接続用の複数の第4のボンディングパッドが設けられていることを特徴とする半導体装置。 A substrate for mounting a semiconductor chip;
A plurality of leads disposed around the substrate at a predetermined distance from the substrate;
A plurality of semiconductor chips mounted on the substrate and using a silicon substrate on which a plurality of first bonding pads are arranged;
A second bonding pad; a third bonding pad; and a plurality of wirings that electrically connect the second bonding pad and the third bonding pad. A plurality of relay members respectively formed on each of the semiconductor chips so as to expose the bonding pads;
A plurality of first wires that electrically connect the first bonding pads of the semiconductor chips and the second bonding pads of the relay members;
A plurality of second wires that electrically connect the leads and the third bonding pads of the relay members;
Each of the relay members is smaller than each of the semiconductor chips, and is disposed so as to fit inside the outer edge of the upper surface of each of the semiconductor chips.
Wherein each relay member, the second bonding pad and the third bonding pad and configured relay chip from the silicon substrate in which wiring and is formed is found using,
Further, each of the relay members is provided with a plurality of fourth bonding pads for connection between intermediate members electrically connected to the second and third bonding pads by the wiring. Semiconductor device.
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