JP6371582B2 - パッケージ - Google Patents

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Description

本発明は、パッケージに関し、特に、隣接ショートを回避可能なパッケージに関する。
一般に、多ピンを備えた半導体集積回路のパッケージの形態としては、クワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ：Quad Flat Package）が広く知られている。近年、このＱＦＰにおいても多ピン化やリードの狭ピッチ化が要求されて来ている。
狭いリード間ピッチにおいて、ワイヤ同士の接触を防止する半導体装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−１３５３９９号公報
パッケージの大規模集積回路（ＬＳＩ：Large Scale Integration）チップ搭載可能なサイズにＬＳＩチップの大きさが近付くと、鋭角なワイヤボンディングが必要となる。ＬＳＩチップが大きくなるにつれて、端側ほどボンディングされたワイヤが鋭角になる。その結果、隣接するボンディングワイヤ・リードフレーム間、若しくは隣接するボンディングワイヤ・ボンディングワイヤ間の距離が近くなり、ショート不良のリスクが発生する。
本発明の目的は、隣接ショートを回避可能なパッケージを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、パッケージ外周部より内部方向に延伸する複数のリードフレームと、前記複数のリードフレームに平面視において囲まれたダイパッド領域と、前記ダイパッド領域上に搭載された半導体チップと、前記半導体チップ上に前記半導体チップの辺に沿って配置された複数のボンディングパッドと、前記複数のリードフレームと前記複数のボンディングパッドとをそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤとを備え、前記複数のボンディングワイヤは、平面視において前記複数のリードフレームの先端部の軌跡に対して、４５度以上１３５度以下の範囲でボンディング接続され、前記半導体チップは、前記リードフレームより低い位置であって前記パッケージの底部の前記ダイパッド領域に搭載され、前記複数のボンディングワイヤは、前記リードフレームの上部から、前記リードフレームより低い位置の前記複数のボンディングパッドにそれぞれ接続し、前記半導体チップは、平面視において正方形状を備え、前記半導体チップは、前記パッケージ外周部に対し、平面視において、４５度回転して配置されるパッケージが提供される。
本発明によれば、隣接ショートを回避可能なパッケージを提供することができる。
比較例１に係るパッケージにおいて、コーナー部分における拡大された模式的平面図。 比較例２に係るパッケージの模式的平面図。 比較例３に係るパッケージにおいて、コーナー部分における拡大された模式的平面図。 比較例３に係るパッケージの模式的鳥瞰図。 比較例３に係るパッケージの模式的鳥瞰図。 比較例３に係る長方形パッケージに搭載する半導体チップのウェハ上の配置例。 比較例３に係る長方形パッケージの模式的平面図。 第１の実施の形態に係るパッケージの模式的平面図。 第１の実施の形態に係るパッケージにおいて、コーナー部分における拡大された模式的平面図。 第１の実施の形態の変形例に係るパッケージの模式的平面図。 第１の実施の形態に係るパッケージの模式的鳥瞰図。 第２の実施の形態に係る長方形パッケージに搭載する半導体チップのウェハ上の配置例。 比較例に係る長方形パッケージの模式的平面図。 第２の実施の形態に係る長方形パッケージの別の模式的平面図。
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
なお、以下の説明において、「パッケージ」と記載された部分においても「パッケージ内部」と同義に記載されることもある。
（比較例）
―比較例１―
比較例１に係るパッケージ１００Ａにおいて、コーナー部分における拡大された模式的平面構成は、図１に示すように表される。
比較例１に係るパッケージ１００Ａは、図１に示すように、パッケージ外周部１０より内部方向に延伸する複数のリードフレーム１２と、複数のリードフレーム１２に平面視において囲まれたダイパッド領域１４と、ダイパッド領域１４上に搭載された半導体チップ２０Ｌ・２０Ｓと、半導体チップ２０Ｌ・２０Ｓ上に配置された複数のボンディングパッド１８Ｌ・１８Ｓと、複数のリードフレーム１２と複数のボンディングパッド１８Ｌ・１８Ｓとをそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤ１６とを備える。ここで、半導体チップ２０Ｌ・２０Ｓは、それぞれチップサイズが相対的に大きい場合・小さい場合を示す。複数のボンディングワイヤ１６は、平面視において複数のリードフレーム１２の先端部の軌跡ＢＰＬに対して、半導体チップ２０Ｌ・２０Ｓでは、例えば、角度θ1・θ2を備える。ここで、θ1＜θ2の関係が成立する。
比較例１に係るパッケージ１００Ａにおいては、複数のボンディングワイヤ１６は、ＬＳＩチップが大きくなるにつれて、端側ほどボンディングされたワイヤが鋭角になる。その結果、図１に示すように、隣接するボンディングワイヤ・リードフレーム間、若しくは隣接するボンディングワイヤ・ボンディングワイヤ間の距離が近くなり、ショート不良のリスクが発生する。パッケージのＬＳＩチップ搭載可能なサイズにＬＳＩチップの大きさが近付くと、鋭角なワイヤボンディングが必要となる。
―比較例２―
比較例２に係るパッケージ１００Ａの模式的平面構成は、図２に示すように表される。
比較例２に係るパッケージ１００Ａにおいては、図２に示すように、パッケージ外周部１０より内部方向に延伸する複数のリードフレーム１２と、複数のリードフレーム１２に平面視において囲まれたダイパッド領域１４と、ダイパッド領域１４上に搭載された半導体チップ２０と、半導体チップ２０上に配置された複数のボンディングパッド１８と、複数のリードフレーム１２と複数のボンディングパッド１８とをそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤ１６とを備える。
ここで、複数のリードフレーム１２の先端部の軌跡は、半導体チップ２０の辺に対して、角度を有し緩和されている。しかし、複数のボンディングワイヤ１６は、平面視において複数のリードフレーム１２の先端部の軌跡に対して、コーナー部では、鋭角となる。また、複数のボンディングワイヤ１６は、ＬＳＩチップが大きくなるにつれて、端側ほどボンディングされたワイヤが鋭角になる点は、比較例１と同様である。
―比較例３―
比較例３に係るパッケージ１００Ａにおいて、コーナー部分における拡大された模式的平面構成は、図３に示すように表される。また、比較例３に係るパッケージ１００Ａの模式的鳥瞰構造は、図４に示すように表される。
比較例３に係るパッケージ１００Ａは、図３〜５に示すように、パッケージ外周部１０より内部方向に延伸する複数のリードフレーム１２と、複数のリードフレーム１２に平面視において囲まれたダイパッド領域１４と、ダイパッド領域１４上に搭載された半導体チップ２０と、半導体チップ２０上に配置された複数のボンディングパッド１８と、複数のリードフレーム１２と複数のボンディングパッド１８とをそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤ１６とを備える。
また、比較例３に係るパッケージ１００Ａの模式的鳥瞰構造は、図４に示すように表される。図４においては、リードフレーム壁面Ｗ２に複数のリードフレーム１２が配置されており、複数のリードフレーム１２と複数のボンディングパッド１８との間にそれぞれ複数のボンディングワイヤ１６が接続される様子が示されている。なお、リードフレーム壁面Ｗ１にも複数のリードフレーム１２が配置されているが、図示は省略している。
比較例３に係るパッケージ１００Ａにおいては、複数のボンディングワイヤ１６は、ＬＳＩチップサイズが相対的に大きいため、半導体チップ２０の辺の端側ほどボンディングされたワイヤが鋭角になる。その結果、図３に示すように、隣接するボンディングワイヤ・リードフレーム間、若しくは隣接するボンディングワイヤ・ボンディングワイヤ間の距離が近くなり、ショート不良のリスクが発生する。
比較例３に係るパッケージの模式的鳥瞰構造において、不良なボンディングワイヤ１６Ｆを有する例は、図５に示すように表される。このように、ボンディングワイヤが撓むことによっても、隣接するボンディングワイヤ・リードフレーム間、若しくは隣接するボンディングワイヤ・ボンディングワイヤ間の距離が近くなり、ショート不良のリスクが発生する。
―比較例４―
比較例４に係る長方形パッケージ１００Ａに搭載する半導体チップ２０の半導体ウェハ２００上の配置例は、図６に示すように表される。また、比較例４に係る長方形パッケージ１００Ａの模式的平面構成は、図７に示すように表される。比較例４に係る長方形パッケージ１００Ａに搭載される半導体チップ２０は、長方形形状を備えることから、図６に示すように、半導体ウェハ２００からスクライビング工程経て切り出すことができる。
比較例４に係るパッケージ１００Ａは、図７に示すように、パッケージ外周部１０より内部方向に延伸する複数のリードフレーム１２と、複数のリードフレーム１２に平面視において囲まれたダイパッド領域１４と、ダイパッド領域１４上に搭載された半導体チップ２０と、半導体チップ２０上に配置された複数のボンディングパッド１８と、複数のリードフレーム１２と複数のボンディングパッド１８とをそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤ１６とを備える。
比較例４に係るパッケージ１００Ａにおいても、複数のボンディングワイヤ１６は、長方形形状のＬＳＩチップの長辺の端側ほどボンディングされたワイヤが鋭角になる。その結果、図７に示すように、隣接するボンディングワイヤ・リードフレーム間、若しくは隣接するボンディングワイヤ・ボンディングワイヤ間の距離が近くなり、ショート不良のリスクが発生する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係るパッケージ１００の模式的平面構成は、図８に示すように表され、第１の実施の形態に係るパッケージ１００において、コーナー部分における拡大された模式的平面構成は、図９に示すように表される。
第１の実施の形態に係るパッケージ１００は、図８〜図９に示すように、パッケージ外周部１０より内部方向に延伸する複数のリードフレーム１２と、複数のリードフレーム１２に平面視において囲まれたダイパッド領域１４と、ダイパッド領域１４上に搭載された半導体チップ２０と、半導体チップ２０上に配置された複数のボンディングパッド１８と、複数のリードフレーム１２と複数のボンディングパッド１８とをそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤ１６とを備える。ここで、複数のボンディングワイヤ１６は、平面視において複数のリードフレーム１２の先端部の軌跡に対して、４５度以上１３５度以下の範囲でボンディング接続される。
また、第１の実施の形態に係るパッケージ１００の模式的鳥瞰構造は、図１１に示すように表される。図１１においては、リードフレーム壁面Ｗ２に複数のリードフレーム１２が配置されており、複数のリードフレーム１２と複数のボンディングパッド１８との間にそれぞれ複数のボンディングワイヤ１６が接続される様子が示されている。なお、リードフレーム壁面Ｗ１にも複数のリードフレーム１２が配置されているが、図示は省略している。
また、半導体チップ２０の辺は、平面視において複数のリードフレーム１２の先端部の軌跡に対して、４５度以下の鋭角に配置されていても良い。
また、ダイパッド領域１４および半導体チップ２０は、図８〜図９に示すように、平面視において正方形形状を備えていても良い。
また、半導体チップ２０は、図８〜図９に示すように、平面視において複数のリードフレームの先端部の軌跡に対して、４５度回転して配置されていても良い。
また、複数のボンディングパッド１８の軌跡は、図８〜図９に示すように、平面視において複数のリードフレーム１２の先端部の軌跡に対して、４５度回転して配置されていても良い。
（変形例）
第１の実施の形態の変形例に係るパッケージ１００の模式的平面構成は、図１０に示すように表される。ここで、複数のリードフレーム１２の先端部の軌跡は、半導体チップ２０の辺に対して、鋭角な角度を有し緩和されている。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
第１の実施の形態の変形例に係るパッケージ１００においても、複数のボンディングワイヤ１６は、平面視において複数のリードフレーム１２の先端部の軌跡に対して、４５度以上１３５度以下の範囲でボンディング接続される。
また、半導体チップ２０の辺は、図１０に示すように、平面視において複数のリードフレーム１２の先端部の軌跡に対して、４５度以下の鋭角に配置されている。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る長方形パッケージ１００に搭載する半導体チップの半導体ウェハ２００上の配置例は、図１２に示すように表される。第２の実施の形態に係る長方形パッケージ１００に搭載される半導体チップ２０は、菱形形状を備えることから、図１２に示すように、半導体ウェハ２００からスクライビング工程を経て切り出すことができる。
また、比較例に係る長方形パッケージ１００Ａの模式的平面構成は、図１３に示すように表される。比較例に係る長方形パッケージ１００Ａに搭載される半導体チップ２０は、正方形形状を備えることから、図６と同様に、半導体ウェハ２００からスクライビング工程経て切り出すことができる。
比較例に係る長方形パッケージ１００Ａは、図１３に示すように、パッケージ外周部１０より内部方向に延伸する複数のリードフレーム１２と、複数のリードフレーム１２に平面視において囲まれたダイパッド領域１４と、ダイパッド領域１４上に搭載された半導体チップ２０と、半導体チップ２０上に配置された複数のボンディングパッド１８と、複数のリードフレーム１２と複数のボンディングパッド１８とをそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤ１６とを備える。
比較例に係るパッケージ１００Ａにおいても、複数のボンディングワイヤ１６は、複数のリードフレーム１２において、ダイパッド領域１４の長方形形状の端側ほどボンディングされたワイヤが鋭角になる。
第２の実施の形態に係る長方形パッケージ１００の模式的平面構成は、図１３に示すように表される。
第２の実施の形態に係る長方形パッケージ１００は、図１４に示すように、パッケージ外周部１０より内部方向に延伸する複数のリードフレーム１２と、複数のリードフレーム１２に平面視において囲まれたダイパッド領域１４と、ダイパッド領域１４上に搭載された半導体チップ２０と、半導体チップ２０上に配置された複数のボンディングパッド１８と、複数のリードフレーム１２と複数のボンディングパッド１８とをそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤ１６とを備える。
ここで、複数のボンディングワイヤ１６は、平面視において複数のリードフレーム１２の先端部の軌跡に対して、４５度以上１３５度以下の範囲でボンディング接続される。
ここで、ダイパッド領域１４は、長方形形状を備え、半導体チップ２０は、長対角線が長方形の長辺方向に平行な菱形形状を備える。
また、前記半導体チップの辺は、平面視において長方形の長辺方向に配置される複数のリードフレームの先端部の軌跡に対して、４５度以下の鋭角に配置されていても良い。
第２の実施の形態に係る長方形パッケージ１００においては、半導体チップのチップ形状を菱形とすることで、長方形形状のＬＳＩチップの長辺の端側ほどボンディングされたワイヤが鋭角になる点を緩和し、隣接するボンディングワイヤ・リードフレーム間、若しくは隣接するボンディングワイヤ・ボンディングワイヤ間のショート不良のリスクを回避することができる。
以上説明したように、実施の形態に係るパッケージによれば、チップマウンティングとウェハダイシングの方法を変えることで、隣接するボンディングワイヤ・リードフレーム、隣接するボンディングワイヤ・ボンディングワイヤの接触（ショート）を改善することができる。
以上説明したように、本発明によれば、隣接ショートを回避可能なパッケージを提供することができる。
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
本発明の両面接続用実装パッケージは、狭いスペースにＰＣＢを配置し、かつデータ（信号）や電力を外部から若しくは外部へ供給可能なインタフェースを有するＰＣＢへの搭載に有利なＩＣに適用可能であることから、パーソナルコンピュータ、携帯電話、タブレットＰＣなど幅広い応用分野に適用可能である。
１０…パッケージ外周部
１２…リードフレーム
１４…ダイパッド領域
１６、１６Ｆ…ボンディングワイヤ
１８、１８Ｓ、１８Ｌ…ボンディングパッド
２０、２０Ｓ、２０Ｌ…半導体チップ（ＬＳＩ、集積回路）
１００、１００Ａ…パッケージ
２００…半導体ウェハ
Ｗ１、Ｗ２…リードフレーム壁面

Claims (7)

  1. パッケージ外周部より内部方向に延伸する複数のリードフレームと、
    前記複数のリードフレームに平面視において囲まれたダイパッド領域と、
    前記ダイパッド領域上に搭載された半導体チップと、
    前記半導体チップ上に前記半導体チップの辺に沿って配置された複数のボンディングパッドと、
    前記複数のリードフレームと前記複数のボンディングパッドとをそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤと
    を備え、
    前記複数のボンディングワイヤは、平面視において前記複数のリードフレームの先端部の軌跡に対して、４５度以上１３５度以下の範囲でボンディング接続され、
    前記半導体チップは、前記リードフレームより低い位置であって前記パッケージの底部の前記ダイパッド領域に搭載され、
    前記複数のボンディングワイヤは、前記リードフレームの上部から、前記リードフレームより低い位置の前記複数のボンディングパッドにそれぞれ接続し、
    前記半導体チップは、平面視において正方形状を備え、
    前記半導体チップは、前記パッケージ外周部に対し、平面視において、４５度回転して配置されることを特徴とするパッケージ。
  2. 前記半導体チップの前記辺は、平面視において前記複数のリードフレームの先端部の軌跡に対して、４５度以下の鋭角に配置したことを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
  3. 前記ダイパッド領域は、平面視において正方形形状を備えることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
  4. 前記複数のボンディングパッドの軌跡は、平面視において前記複数のリードフレームの先端部の軌跡に対して、４５度回転して配置したことを特徴とする請求項３に記載のパッケージ。
  5. パッケージ外周部より内部方向に延伸する複数のリードフレームと、
    前記複数のリードフレームに平面視において囲まれたダイパッド領域と、
    前記ダイパッド領域上に搭載された半導体チップと、
    前記半導体チップ上に前記半導体チップの辺に沿って配置された複数のボンディングパッドと、
    前記複数のリードフレームと前記複数のボンディングパッドとをそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤと
    を備え、
    前記複数のボンディングワイヤは、平面視において前記複数のリードフレームの先端部の軌跡に対して、４５度以上１３５度以下の範囲でボンディング接続され、
    前記半導体チップは、前記リードフレームより低い位置であって前記パッケージの底部の前記ダイパッド領域に搭載され、
    前記複数のボンディングワイヤは、前記リードフレームの上部から、前記リードフレームより低い位置の前記複数のボンディングパッドにそれぞれ接続し、
    前記ダイパッド領域は、長方形形状を備え、
    前記半導体チップは、長対角線が前記長方形の長辺方向に平行な菱形形状を備えることを特徴とするパッケージ。
  6. 前記半導体チップの前記辺は、平面視において前記長方形の長辺方向に配置される前記複数のリードフレームの先端部の軌跡に対して、４５度以下の鋭角に配置したことを特徴とする請求項５に記載のパッケージ。
  7. 前記複数のリードフレームにおいて、前記半導体チップの第１の一辺に沿って配置された前記複数のボンディングパッドのうち、前記半導体チップの第１の隅に近い端部のボンディングパッドに接続される第１のリードフレームと、前記半導体チップの前記第１の一辺と直交する前記半導体チップの第２の一辺に沿って配置された前記複数のボンディングパッドのうち前記半導体チップの前記第１の隅に近い端部のボンディングパッドに接続される第２のリードフレームとが、同一のリードフレーム壁面において隣接していることを特徴とする請求項１または５に記載のパッケージ。
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