JPH1187609A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
ープ形状とすることにより、ワイヤを交差させたときの
接触事故を防止する。 【解決手段】 アイランド13上に第1の半導体チップ
10を固着し、第1の半導体チップ10の上に第2の半
導体チップ11を固着する。第1の半導体チップ10と
リード端子17とを第1のボンディングワイヤ16a
で、第2の半導体チップ11とリード端子17とを第2
のボンディングワイヤ16bで接続する。第1のボンデ
ィングワイヤ16aには少なくとも第1と第2の屈曲部
22、23を形成し、ループの途中を凹ませた、大略M
字型の形状とする。凹ませた箇所の上方に第2のボンデ
ィングワイヤを延在させる。第2のボンディングワイヤ
16bも大略M字型の形状とし、第2の屈曲部25をリ
ード端子17近傍の上方に配置する。
Description
プを重ね合わせてモールドしつつ、ワイヤを交差させた
ときの接触を防止できる半導体装置に関する。
ているのが、図10(A)に示したような、半導体チッ
プ1の周囲を熱硬化性のエポキシ樹脂2で封止するトラ
ンスファーモールド技術である。半導体チップ1の支持
素材としてリードフレームを用いており、リードフレー
ムのアイランド3に半導体チップ1をダイボンドし、半
導体チップ1のボンディングパッドとリード4をワイヤ
5でワイヤボンドし、所望の外形形状を具備する金型内
にリードフレームをセットし、金型内にエポキシ樹脂を
注入、これを硬化させることにより製造される。
の波はとどまるところを知らず、これらに組み込まれる
半導体装置にも、一層の大容量、高機能、高集積化が望
まれることになる。そこで、以前から発想としては存在
していた(例えば、特開昭55ー1111517号)、
1つのパッケージ内に複数の半導体チップを封止する技
術が注目され、実現化する動きが出てきた。つまり図1
0(B)に示すように、アイランド3上に第1の半導体
チップ1aを固着し、第1の半導体チップ1aの上に第
2の半導体チップ1bを固着し、対応するボンディング
パッドとリード端子4とをボンディングワイヤ5a、5
bで接続し、樹脂2で封止したものである。
a、1bを重ね合わせ、各々の半導体チップ1a、1b
とリード端子4とをワイヤボンドする為には、図10
(A)に示すように、第1と第2のボンディングワイヤ
5a、5bを交差させなければならない場合がある。
示C1、C2の箇所では第2のボンディングワイヤ5b
が比較的高い位置を通過する(A領域6)のでクリアラ
ンスを保ち易いが、図示C3の箇所では第2のボンディ
ングワイヤ5bの高さが低くなってくる(B領域7)の
で、両者のクリアランス(図示8)を保つことが難しく
なり、両者が電気的に短絡する事故が発生しやすいとい
う欠点があった。
課題に鑑み成されたもので、第1と第2の半導体チップ
を積層し、各々のボンディングパッドとリード端子とを
第1と第2のボンディングワイヤでワイヤボンドした半
導体装置であって、第1と第2のボンディングワイヤを
交差させる箇所において、第1と第2のボンディングワ
イヤを大略M字型のワイヤ形状とし、第1のボンディン
グワイヤのワイヤループの途中に凹みを設け、第2のボ
ンディングワイヤにはリード端子近傍に第2の屈曲部を
設けることにより、第1と第2のボンディングワイヤの
クリアランスを保つようにしたことを特徴とする
面を参照しながら詳細に説明する。先ず、本発明の完成
後の半導体装置を説明する。図2(A)(B)は完成後
の半導体装置を示す断面図、図3は同じく完成後の装置
を示す上面図、図4は裏面図である。尚、図2(A)は
図3のAA線断面図、同じく図2(B)は図3のBB線
断面図である。
体チップを示している。第1と第2の半導体チップ1
0、11のシリコン表面には、前工程において各種の能
動、受動回路素子が形成されている。第1と第2の半導
体チップ10、11のチップの周辺部分には外部接続用
の第1と第2のボンディングパッド12a、12bが各
々形成されている。各ボンディングパッド12a、12
bを被覆するようにシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、
ポリイミド系絶縁膜などのパッシベーション皮膜が形成
され、ボンディングパッド12a、12bの上部は電気
接続のために開口されている。
のアイランド13上にAgペーストなどのエポキシ系導
電接着剤又は絶縁ペースト14によりダイボンドされ、
更に第2の半導体チップ11は第1の半導体チップ10
の前記パッシベーション皮膜上に絶縁性のエポキシ系接
着剤15により固着されている。第1の半導体チップ1
0表面の第1のボンディングパッド12aには、金線等
の第1のボンディングワイヤ16aの一端が接続されて
おり、第1のボンディングパッド16aの他端は外部導
出用のリード端子17の先端部17aにワイヤボンドさ
れている。また、第2の半導体チップ11表面のボンデ
ィングパッド12bの表面には、第2のボンディングワ
イヤ16bの一端がワイヤボンドされており、第2のボ
ンディングワイヤ16bの他端は外部導出用のリード端
子17の先端部17aにワイヤボンドされている。
ード端子の先端部17a、および第1と第2のボンディ
ングワイヤ16a、16bを含む主要部は、周囲をエポ
キシ系の熱硬化樹脂18でモールドされ、パッケージ化
される。リード端子17はパッケージ側壁の、樹脂18
の厚みの約半分の位置から外部に導出される。即ち、図
2(A)を参照して、リード17から上側の樹脂厚みt
1と下側の樹脂厚みt2とはほぼ同等の厚みである。そ
して、樹脂18の外部に導出されたリード端子17は一
端下方に曲げられ、再度曲げられてZ字型にフォーミン
グされている。このフォーミング形状は、リード端子1
7の裏面側固着部分17bをプリント基板に形成した導
電パターンに対向接着する、表面実装用途の為の形状で
ある。
状態でアイランド13の4隅に設けた保持用タイバー1
9に段付け加工を施すことにより、アイランド13の高
さとリード端子先端部17aとの高さを異ならしめてお
き、アイランド13に第1と第2の半導体チップ10、
11をダイボンドし、ボンディングパッド12とリード
端子の先端部17aとをワイヤボンドし、次いでアイラ
ンド13の裏面が上下金型に設けたキャビティの表面に
接触するように、リードフレームの枠体とリード端子1
7を上下金型で挟み固定し、斯る状態で樹脂を注入、硬
化させることにより得ることができる。
00μの銅系または鉄系の板状素材をエッチング又はパ
ンチング加工することによりアイランド13、リード端
子17等の各パーツを成形したもので、モールド工程後
に切断されるまでは各パーツはリードフレームの枠体に
保持されている。保持された状態でリード端子の先端部
17aと前記枠体とは高さが一致しており、アイランド
13だけが段付け加工されて高さが異なる。その為完成
後の装置ではアイランド13を保持するタイバー19は
樹脂18内部で上方に折り曲げられ、リード14の高さ
と一致する位置で再びほぼ水平に延在し、そして樹脂1
8表面に切断面が露出して終端する。
前にバックグラインド工程により裏面を研磨して250
〜300μの厚みにしている。リード端子17の板厚
(図2(A)の図示t3)は約130μである。板状材
料から同時に形成するのでアイランド13の板厚も同じ
値であり、この値は各パーツの機械的強度を保つほぼ限
界の値である。
0より小さく、第1の半導体チップ10の中心部分だけ
を支持している。アイランド13を支持するダイバー1
9は、第2の半導体チップ11を迂回できるだけ水平方
向に延在し、上述したように樹脂18内部に向かって折
り曲げられる。アイランド13裏面は樹脂18の表面に
露出しており(図4の図示13a)、タイバー19の前
記迂回して延在する部分も裏面が露出されている(図4
の図示19a)。第1の半導体チップ10は、例えば長
辺×短辺が3.0mm×8.5mmの様な長方形の細長
い形状を具備し、第2の半導体チップ11は、例えば
5.6mm×6.5μの様な、ほぼ正方形に近い形状を
具備している。第2の半導体チップ11のどちらの辺も
第1の半導体チップ10の短辺よりは長いので、重ねる
と第1の半導体チップ10よりはみ出す突出部20を持
つ。第1と第2の半導体チップ10、11を逆にして重
ねるとボンディングパッド12の一部が隠れるので、こ
の順番以外で重ねることはできない。
10にはEEPROM(フラッシュメモリ)等の半導体
記憶装置が、第2の半導体チップ11にはSRAM等の
半導体記憶装置を形成している。両者とも、データの入
出力を行うI/O端子と、データのアドレスを指定する
アドレス端子、及びデータの入出力を許可するチップイ
ネーブル端子とを具備しており、第1と第2の半導体チ
ップ10、11の各々に排他的なチップイネーブル信号
を印加することにより、メモリセルを排他的に選択する
ことが可能である。その為、前記I/O端子やアドレス
端子用のリード端子17を第1と第2の半導体チップ1
0、11で共用している。
ワイヤ部分を説明する。図1(A)はボンディングワイ
ヤを示す為の拡大断面図、図1(B)はその断面図であ
る。第1の半導体チップ10に形成した第1のボンディ
ングパッド12aとリード端子17とを第1のボンディ
ングワイヤ16aでワイヤボンドし、第2の半導体チッ
プ11に形成した第2のボンディングパッド12bとリ
ード端子17とを第2のボンディングワイヤ16bでワ
イヤボンドする。大部分のボンディングワイヤ16a、
16bは互いに平行に延在して他のワイヤと交差するこ
とはないが、例えば半導体チップ10、11の4隅等
で、図示C1、C2、C3の様に第1と第2のボンディ
ングワイヤ16a、16bが互いに交差する場合もあ
る。
ーストボンドエリアである第1のボンディングパッド1
2aの高さよりセカンドボンドエリアであるリード端子
17の先端部の方が高い「打ち上げ」的なワイヤボンド
となる。そして、第1のボンディングワイヤ12aの形
状を、金ボールを接続した第1のボンディングパッド1
2aから高さt1まで垂直に上昇し、屈曲部22によっ
てあるループを描きながらある高さから一旦下降し、屈
曲部23によって再度リード端子17の高さまで上昇
し、そしてリード端子17先端部分に接続するような形
状に形成してある。その結果ループの軌跡は、その途中
部分を凹ませたような、大略M字型の軌跡となる。この
時、屈曲部23が第1の半導体チップ10の端より外側
に、できればリード端子17側に位置するように形成す
る。
ーストボンドエリアである第2のボンディングパッド1
2bの高さよりセカンドボンドエリアであるリード端子
17の先端部の方が低い「打ち下げ」的なワイヤボンド
となる。そして、第2のボンディングワイヤ12bの形
状を、金ボールを接続した第2のボンディングパッド1
2bから高さt2まで垂直に上昇し、第1の屈曲部24
で屈曲し、前記高さtを徐々に下げるようにしてほぼ水
平方向に延在し、更に第2の屈曲部25で折り曲げ、前
記リード端子17に向かって急角度で下降して第1のボ
ンディングワイヤ16aより遠方で接続するような形状
に形成している。
方、あるいはリード端子17にできるだけ近い位置の上
方で、第2の半導体チップ11の表面の高さと同程度の
高さに形成する。第2のボンディングパッドから第1の
屈曲部24までを第1の延在部、第1の屈曲部24から
第2の屈曲部25までを第2の延在部、第2の屈曲部2
5からリード端子17との接続部分までを第3の延在部
分とする。第2の延在部の中途には第2の屈曲部25付
近のワイヤを持ち上げるように、角度160〜180度
の第3の屈曲部26を有する。前記第3の延在部は、第
2の屈曲部25により延在角度が従来のものより急角度
となり、その角度はリード端子17水平面に対して概ね
60〜85度の角度を持つ。
aを「打ち上げ」、第2のボンディングワイヤ16bを
「打ち下げ」で形成することにより、第1のボンディン
グワイヤ16aと第1の半導体チップ10との接触が避
けられるので、第1のボンディングワイヤ16aのルー
プ高さt1を低く形成することが可能である。しかも、
ワイヤの途中を凹ませるような屈曲部23を設けること
により、第1のボンディングワイヤ16aが更に低くな
るので、第2のボンディングワイヤ16bとの離間距離
27(クリアランス)を確保することが容易となる。こ
の時、第1のボンディングワイヤ16aの凹み部分であ
る第2の屈曲部23の上空を第2のボンディングワイヤ
16bが通過するようにワイヤボンディング工程をコン
トロールすれば、一層両者の電気的短絡事故の可能性を
低下させることができる。
第2の屈曲部25を設けることにより、リード端子17
近傍での第2のボンディングワイヤ16bの軌跡を高く
できるので、第1のボンディングワイヤ16aとの離間
距離27を確保することが容易になる。すなわち、本発
明では前記第3の延在部をのぞいて、第1と第2のボン
ディングワイヤ16a、16bの離間距離を実質的にほ
ぼ均等にできるのである。
グワイヤ5a、5bを形成するためのキャピラリの軌跡
と、第1と第2のボンディングワイヤ16a、16bを
形成するためのキャピラリの軌跡を示した。図10のル
ープ形状を作る場合は、図5(A)と図6を参照して、
先ずキャピラリ30の中心孔に挿通したワイヤ16の先
端に、トーチ火炎あるいはスパーク手法により直径が8
0μ程度の金ボールを形成し、該金ボールを第2のボン
ディングパッド12bの表面に当接せしめ、キャピラリ
30を介して押圧、超音波加熱振動を与えることにより
固着してファーストボンドを行う(図6(A)の状
態)。次いでキャピラリ30を図示31の様に垂直方向
に上昇し(図6(B)の状態)、ある高さで図示32の
様に水平方向に移動することにより(図6(C)の状
態)図示44の箇所に曲げ加工を施し、その位置で図示
33の様に垂直方向に移動し(図6(D)の状態)、そ
して図示34の様にループを描きながらリード端子17
の表面に,、ワイヤ16bの側壁をキャピラリ30の先
端エッジ部分で押圧し、超音波加熱振動を与えることに
より固着・切断(ステッチ)してセカンドボンドとして
いる。図6(B)の図示31の移動量がループ高さtを
ほぼ決定し、折り曲げた箇所44がループの頂点とな
る。
イヤ16a、16bのループ形状を形成する場合には、
曲げ加工を施すポイントを複数箇所に配置することが異
なる。図5(B)と図7を参照して、第1のボンディン
グワイヤ16aを第1のボンディングパッド12a表面
にファーストボンドした後、キャピラリ30を符号3
5、36、37の様に移動する。なお、図7(A)は図
6(D)に相当する図面であり、図5(A)の符号3
1、32、33は各々図5(B)の符号35、36、3
7のキャピラリ30の軌跡に相当する。移動量について
は適宜選択してある。符号37の様に垂直方向に移動し
た後、その高さで図示38の様に水平方向に移動して図
示45の箇所に曲げ加工を施し(図7(B)の状態)、
図示39の様に一定高さまで垂直に上昇し(図7(C)
の状態)、その高さで図示40の様に水平方向に移動し
(図7(D)の状態)、図示41の様に垂直方向に降下
せしめる(図7(E)の状態)。この状態で曲げ加工し
た箇所45を更に折り曲げると共に、キャピラリ30に
よって図示46の箇所に曲げ加工を施す。そして図示4
2の様に垂直方向に移動し(図7(F)の状態)、適宜
量上昇した後図示せぬクランパでワイヤ16を挟み固定
したままで図示43の様にループを描いてリード端子1
7の表面にワイヤをセカンドボンドする。
a、16bではリード端子17の高さが異なるだけで、
キャピラリ30の軌跡としては同じものになる。第1の
ボンディングワイヤ16aでは「打ち上げ」に成るため
に前記第3の延在部が形状として残らないだけである。
そして、符号44の折り曲げ箇所が第1のボンディング
ワイヤ16aでは屈曲部22を、第2のボンディングワ
イヤ16bでは第1の屈曲部24を形成する。同じく符
号45の折り曲げ箇所が第1のボンディングワイヤ16
aでは屈曲部23を、第2のボンディングワイヤ16b
では第3の屈曲部26を形成する。符号46の折り曲げ
箇所が、第2のボンディングワイヤ16bの第2の屈曲
部25を形成する。尚、図5(C)(E)の過程と、図
6(B)(D)(E)(G)の過程では前記図示せぬク
ランパがワイヤ16を挟み固定した状態でキャピラリ3
0を移動している。
ムによって、ループの途中に各屈曲部を形成した、大略
M字型の第1と第2のボンディングワイヤ16a、16
bを形成することができる。そして、第2の屈曲部23
の上方を第2のボンディングワイヤ16bが延在するよ
うにすれば、両者の離間距離27を拡大することがで
き、更には第2の屈曲部25をリード端子17上方に形
成することにより、更に両者の離間距離27をワイヤの
延在部分の全域にわたって拡大することができるのであ
る。
を示した。先の実施例ではワイヤ形状を大略M字型に形
成したのに対し、本実施の形態は大略台形状に加工して
ある。キャピラリの軌跡は図7に従い、図7の第3の屈
曲部26が形状として残らない様に加工したものであ
る。これは図7(E)の工程に於いて押し下げる量(符
号41)を少なくし、図7(G)の工程に於いて第2の
ボンディングワイヤ16bを引っ張る力により折り曲げ
た部分45が直線に戻るような制御によって形成する。
同図では図示Aの箇所が第3の屈曲部26を形成した箇
所であり、第3の屈曲部26からパッドまでの距離50
と第3の屈曲部26からセカンドボンド箇所までの距離
51との割合は7:3程度である。第3の屈曲部26は
図示するようにリード端子17先端より外側の上方に配
置するか、あるいはできるだけリード端子17側にシフ
トさせた位置の上方に配置する。
イヤ形状を図8(B)に示した。これはパッドにファー
ストボンドした後キャピラリが垂直に上昇し、水平方向
にバックすることで屈曲部52の箇所を折り曲げ、そし
てループを描きながらリード端子17表面にセカンドボ
ンドするような軌跡を描く。この場合は、ボールネック
部分に加わるストレスなどを考慮すると、屈曲部52か
らリード17端子に至るまでのワイヤの角度θ2が小さ
く、40度程度が限界である。
たワイヤは、第2の屈曲部25からリード端子17に至
るワイヤの角度θ1を60〜85度の範囲に形成するこ
とができる。そのため、第2の屈曲部25をリード端子
17先端部近傍あるいはそれより外側に配置し、第1の
ボンディングワイヤ16aのセカンドボンドエリアより
遠方に接続することにより、第2のボンディングワイヤ
1bのループ高さを最後まで維持することができ、もっ
て量ワイヤ間の距離を拡大して、電気的短絡を部押しす
ることができるのである。
第1のボンディングワイヤ16aの形状を、ループの中
間に第2の屈曲部23を有するような、大略M字型のル
ープ形状に形成したので、第1と第2のボンディングワ
イヤ16a、16bを交差させたときの両者のクリアラ
ンスを大きく保つことが可能であり、これによってボン
ディングワイヤ16a、16bの電気的接触事故を未然
に防止できる利点を有する。
も大略M字型の形状に加工し、前記第3の延在部を急角
度で延在させることにより、リード端子17近傍の、例
えばC3の箇所においても十分なクリアランスを確保で
きる利点を有する。また、第1のボンディングワイヤ1
6aのループ高さを下げられるので、これに伴い第2の
ボンディングワイヤ16bのループ高さも下げることが
できる。よって装置全体の外形寸法、特に高さ(厚み)
を低減して軽薄短小化の要求に沿うことができる利点を
も有する。
ィングワイヤ16bと第1、第2の半導体チップ10、
11との接触を避けることが容易であるので、第2のボ
ンディングワイヤ16bのループ高さt2自体も低く形
成することが可能である。更に、ワイヤの交差に関する
制約を解除できるので、半導体チップ10,11の組み
合わせとピン配置を自由に設計できる利点を有する。
断面図である。
る。
る。
る。
面である。
(B)断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 アイランドの上に固定した第1の半導体
チップと、 前記第1の半導体チップの上に固定した第2の半導体チ
ップと、 前記第1と第2の半導体チップにその先端を近接せしめ
る複数の外部接続用リード端子と、 前記第1の半導体チップの表面に形成した第1のボンデ
ィングパッドと、 前記第2の半導体チップの表面に形成した第2のボンデ
ィングパッドと、 前記第1のボンディングパッドと前記リード端子とを接
続する第1のボンディングワイヤと、 前記第2のボンディングパッドと前記リード端子とを接
続する第2のボンディングワイヤとを具備し、 前記第1のボンディングワイヤが、その軌跡の途中に凹
み部分を有しており、且つ前記第2のボンディングワイ
ヤが、前記第2のボンディングパッドの上方に位置する
第1の屈曲部で折れ曲がり、ほぼ水平方向に延在し、前
記リード端子近傍の上方に位置する第2の屈曲部で再度
折れ曲り、前記リード端子に向かって高さが下降する軌
跡を描くことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記第一のボンディングワイヤの凹み部
分の上空を前記第2のボンディングワイヤが通過するこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記第1のボンディングワイヤは、前記
ボンディングパッドの高さより前記リード端子の高さが
高い打ち上げであり、前記第2のボンディングワイヤは
前記ボンディングパッドの高さより前記リード端子の高
さが低いうち下げであることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置。 - 【請求項4】 前記第2の屈曲部から前記リード端子に
至る前記第2のボンディングワイヤが、前記リード端子
の水平面に対して60〜85度の角度を持って延在する
事を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24305397A JP3172473B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 半導体装置 |
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JP24305397A JP3172473B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 半導体装置 |
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JPH1187609A true JPH1187609A (ja) | 1999-03-30 |
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Family
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JP (1) | JP3172473B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008529278A (ja) * | 2005-01-25 | 2008-07-31 | クリック アンド ソッファ インダストリーズ、インク. | 低プロファイルのワイヤループを形成する方法およびその装置 |
JP2010109206A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Toshiba Corp | 半導体メモリカード |
JP2015043465A (ja) * | 2014-12-01 | 2015-03-05 | ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエルPS4 Luxco S.a.r.l. | 半導体装置 |
-
1997
- 1997-09-08 JP JP24305397A patent/JP3172473B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US8080868B2 (en) | 2008-10-31 | 2011-12-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device and semiconductor memory card |
US8288855B2 (en) | 2008-10-31 | 2012-10-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device and semiconductor memory card |
JP2015043465A (ja) * | 2014-12-01 | 2015-03-05 | ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエルPS4 Luxco S.a.r.l. | 半導体装置 |
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