JPS607753A - 半導体集積回路装置のパツケ−ジ構造 - Google Patents

半導体集積回路装置のパツケ−ジ構造

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JPS607753A
JPS607753A JP58116643A JP11664383A JPS607753A JP S607753 A JPS607753 A JP S607753A JP 58116643 A JP58116643 A JP 58116643A JP 11664383 A JP11664383 A JP 11664383A JP S607753 A JPS607753 A JP S607753A
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chip
semiconductor integrated
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Nobuo Ogasa
小笠 伸夫
Akira Otsuka
昭 大塚
Kazuo Kanehiro
金廣 一雄
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、内部に収納した集積回路チップを外部取出
端子にワイヤボンディングしてなる半導体集積回路装置
のパッケージ構造に関する。
先行技術の説明 一般に、集積回路チップのパッケージ構造は、積層セラ
ミック型、ガラス−セラミック封止型およびプラスチッ
クモールド型の3種類に大別される。このうち特に、プ
ラスチックモールド型のパッケージ構造は、現在、全使
用量の約80%を占めている。その最大の理由としては
、積層セラミック型やガラス−セラミック封止型のパッ
ケージ構造と比べて、その信頼性が若干低下するものの
、非常に安価に製造できるという利点が挙げられる。
この利点ゆえに、プラスチックモールド型パッケージl
iI造は、半導体集積回路@置の製造者に好まれる。
一方、最近の半導体集積回路装置(IC)の動向を見る
と、チップ大容量化やパッケージの小型化などのいわゆ
る高密度実装の傾向にある。特に、ロジックやマイクロ
プロセッサなどビン数の多い分野でその要望が高く、ま
たそれらの分野においては今俵益々ビン数の増加が予想
される。このような状況を鑑みたとき、従来の半導体集
積回路装置のパッケージ構造は必ずしも満足すべきもの
ではなかった。
ぞの点について以下説明する。
第1図は、従来一般的に用いられているプラスチックモ
ールド型パッケージmyaを示す断面図である。図にお
いて、外部取出端子としてのリードフレーム1に、接合
剤2を介して集積回路チップ(ICチップ)3が固着さ
れる。この集積回路チップ3は、リードフレーム1上に
金!被覆を施している部分4に金属ワイヤ5を用いてワ
イヤポンプインクされる。そしてその後、樹脂6による
全体封止が行なわれる。
このような従来のプラチックモールド型パッケージ構造
においては、以下に述べるような欠点があった。すなわ
ち、外部取出端子としてのリードフレームとなるべき板
材を打抜加工やエツチング加工する際、端子間の最小間
隔は板厚に依存する。
つまり、板厚が大きくなれば端子間の最小間隔も大きく
なり、逆に板厚を小さくすれば端子間の最小間隔も小さ
くすることができる。しかしながら、板厚をあまりにも
小さくするならば、外部端子としての機械的強度の点に
おいて、また、たとえばプレス技術などの技術的な点に
おいても問題が生ずる。したがって、端子間の間隔を狭
めるということには限界がある。言い換えれば、リード
フレームを外部端子として平面的に使用するならば、端
子数の増加に伴いリードフレーム全体の大きさも大きく
ならざるを得ず、パッケージ小型化の要請に反すること
になる。結局、パッケージの小型化を維持しながら多ピ
ン化を実現することは非常に困難であった。
また、従来のプラスチックモールド型パッケージ構造で
は、集積回路チップ全体が樹脂によって囲まれることに
なるので、集積回路チップの熱放散性が悪いという欠点
があった。
さらに、従来のパッケージ構造では、リードピン数の増
減に応じてその都度リードフレームの設計を新たに行な
う必要があり、その開発に長時間を必要としていた。し
たがって、需要に応じて所望のパッケージ構造を即座に
提供するということが非常に困難であり、いわゆるセミ
カスタム的な対応をとることができなかった。
発明の目的 この発明は、上述された欠点を解消するためになされた
ものであり、その主たる目的は、゛パッケージの小型化
を維持しつつ、多ビン化の要請にも対処し得る半導体集
積回路装置のパッケージ構造を提供することである。
この発明は、簡単に言えば、互いに隣接して配置される
複数個のブロックを備えたパッケージ構造である。そし
て、複数個のブロックのうちの少なくとも1個は、外部
取出端子として用いられるピンをその上面から底面まで
貫通させた状態で固定したビン固定ブロックを構成する
。また、複数個のブロックのうちの少なくとも1個は、
ピン固定ブロックの上面側に突出するピンの部分との間
にワイヤボンディングされる集積回路チップを、その上
面に固着したチップ固着ブロックを構成する。部上のよ
うな構成によって、上述の目的が達成される。
この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は、図
面を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかと
なろう。
実施例の説明 第2図は、この発明に従った半導体集積回路装置のパッ
ケージ構造の一実施例を上方側から見た平面図である。
第3図は、第2図の線■−mに沿って見た側面断面図で
ある。図示されるように、パッケージ構造は、互いに隣
接して配置される複数個のブロック7.88よび9を備
える。
ブロック8および9は、第4図および第5図に示される
ように、外部取出端子として用いられるピン10をその
上面11から底面12まで交通させた状態で固定したピ
ン固定ブロックを構成する。
外部取出端子としてのピン10は、機械的強度、耐蝕性
、導ffi性やレジン封止性などを考慮してその材質が
選ばれる。、通常は、F8−Ni合金が用いられるが、
上述の特性を考慮するならば他の材料や複合材料などで
も使用できることは言うまでもない。ピン10の形状と
しては、ス]−レート形状が考えられるがこの実施例で
(よその」:方墳に頭部13を有した形状とされる。こ
の頭部13の存在は、安定したボンディングを実現する
のに便宜を与える。頭部13上には、好ましくは、ボン
ディングの可能な金属14がコー1−される。このコー
ト材としては、たとえばAQが好ましく、またその厚さ
はボンディングの安定性の見地から1〜10μmが好ま
しい。
ビン固定ブロック8および9としては、加圧成形が可能
でしかも耐温性やピンに対する密着性の高い樹脂がよく
、通常、エポキシ系またはシリコン系の樹脂が用いられ
る。
ブロック7は、m2図、第3図、第6図および第7図か
ら明らかなように、ビン固定ブロック8および9の上面
11側に突出するピンの部分、ずなわち頭部13との間
にワイヤ5によってワイヤボンディングされる集積回路
チップ3を、その上面15に接合剤2を介して固着した
チップ固着ブロックを構成する。チップ固着ブロック7
の材料として、好ましくは、集積回路チップ3自体の要
求特性を満足させ得るような材質のものが選ばれる。よ
り具体的に言うならば、集積回路チップ3の熱膨張性、
熱放散性または絶縁性のうちの少なくとも1つの特性を
満足させる材質の材料を用いてチップ固着ブロック7を
構成するのが望ましい。
たとえば、高熱放散を要求する集積回路チップに対して
は、チップ固着ブロック7の材質として銅または銅合金
を用い、対熱膨張を要求するチップに対してはコバール
などのようにチップと同様な熱膨張係数を有する材質の
ものを用い、またこの両者を要求するチップに対しては
、CU −Wなどの材質のものを用いるのがよい。また
、チップ固着ブロック7自体の材質を適宜に選ぶのでは
なく、チップ固着ブロック7の上面15上に上述したよ
うな材料をコーティングしてもよい・ この発明に従った半導体集積回路装置のパッケージIf
!53txは、少なくとも1個のチップ固着ブロック7
と少なくとも1個のビン固定ブロック8また(、t9と
を備えていればよい。そして、要求されるビン数に応じ
てビン固定ブロック8または9の数が選ばれる。この実
施例では、チップ固着ブロック7の周囲に、合計8個の
ビン固定ブロック8および9が2重に配置されている。
このように、チップ固着ブロック7の周囲にビン固定ブ
ロック8および9が何重にも配置される場合には、ビン
固定ブロック8および9の上面11側に突出する頭部1
3の高さは、チップ固着ブロック7に歳も近い内周側に
位置するもの(ビン固定ブロック8に固定されたピン)
から、より外周側に位置するもの(ビン固定ブロック9
に固定されたピン)に至るほど順次高くされるのがよい
。なぜなら、もし同一平面上にピン10の頭部13が位
置するならば、ボンディングワイヤ5同士が互いに接触
しそれによって回路ショートの発生のおそれがあるから
である。
複数個のブロック7.8および9は、ボンディング時に
おいては互いに集合させる必要があり、かつ自動ボンデ
ィングを行なう際には集積回路チップ3とピン10との
位置関係を精度よ(保持するために相互に固定される必
要がある。これを達成するための一例として、複数個の
ブロックのそれぞれは、係合凸部を有するブロック支持
台上に配置される。各ブロック7.8および9は、第゛
4図ないし第7図において点線で示すように、この係合
凸部と係合し得る係合凹部16を有している。
したがって、この係合凸部と係合凹部16とが係合する
ことによって、各ブロック7.8および9はブロック支
持台上に位置決めされる。
集積回路チップ3とピン1oとの間のワイヤボンディン
グが完了した後、集積回路チップ3、ボンディングワイ
ヤ5およびピン10の頭部13にパッシベーションが施
される。そして、最終的に、接着剤などを用いて樹脂キ
ャップ17のフンプレッション取付けを行なう。この封
止用に用いられるキャップ17の材質としては樹脂に限
られない。
すなわち、機械的強度、熱放散性またはコスト面などを
考慮して、金属を用いることも考えられる。
なお、各ブロック7.8および9の固定安定性を増すた
めに、各ブロックにキー溝を設けること、パッケージ底
面に固定板を設けること、接着剤を塗布すること、ある
いは低温でキャップの取付けを行なうことなどが考えら
れる。
友11 コバールから作られたピンの頭部に、真空蒸着により厚
さ1〜5μlのAmを被覆した。このピンを6〜9本単
位でエポキシ系樹脂により封止したピン固定ブロックを
16個製作した。一方、チップ固着ブロックとしては、
単一面に厚さ1〜4μmのAa被被覆施したCu合余を
使用した。そして、へg被覆面にA11lペーストを用
いて予め回路形成しであるSi*積回路チップを固着し
た。
上記17個のブロックを、ブロックに予め形成された位
置決め用の係合凹部を用いて集合させ、その後、3′0
μ翔のA’ IIIワイヤを用いて集積回路チップとピ
ンの頭部とを超音波ボンディングにより配線した。さら
にその後、集積回路チップおよびボンディングワイヤを
中心にSICを用いてパッシベーションを施し、その後
、エポキシ系樹脂から作られたキャップを、集合してい
るブロックに圧入して24 mmx 24 +niの大
きさの120ビンパツケージを作成した。この実施例で
使用した集積回路チップは、最大消費電力が2.5Wで
あったが、2000時間の作動テストを実施しても何ら
異常は認められなかった。
以上のことから、この発明に従ったパッケージ構造を採
用したことにより、従来のパッケージ−と同じ大きざで
多数の外部取出端子の数を確保でき、かつ、大容量の集
積回路チップを搭載することのできるプラスチックモー
ルドタイプ半導体集積回路装置を得ることができた。
発明の効果 以上のように、この発明によれば、少なくとも1個のビ
ン固定ブロックと少なくとも1個のピン固着ブロックと
を集合させたパッケージ構造であり、かつビン固定ブロ
ックがピンをその上面から底面まで貫通させた状態で固
定するものであるので、たとえば適宜にブロックを組合
わせることによって2次元的に任意の位置にピンを配置
することができ、またブロックの高さを適宜に変えるこ
とによって3次元的にも配線することができる。
したがって、従来のパッケージm tiに比べて、パッ
ケージの単位面積当たりのビン数を多く採ることができ
る。また、この発明によれば、従来のピングリッドアレ
イ方式のようなメタライズ配線層が不要となり構造も簡
単となることから、必要とされる製造工程数が減少しひ
いては製造コストの低減につながる。
さらに、用いられるブロックの形状を標準化しておくな
らば、要求されるピン数の増減に応じて即座に対応する
ことができ、その結果多くの品種に対する対応を容易に
行なうことが可能となる。
また、好ましい実施例として説明したように、チップ固
着ブロック、ビン固定ブロックまたはキャップなどに対
して使用されるべき材料を種々選択することが可能であ
るので、個々の部品の品質向上前ねらうことができ、そ
の結果パッケージ全体の品質を向上させることが可能と
なる。また、これに関連して、チップ固着ブロックとし
て高放熱材を使用するならば、集積回路チップの発熱を
直接外気に放熱することが可能となり、品質向上を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来一般的に用いられているプラスチックモ
ールド型パッケージ橢造を示す断面図である。第2図は
、この発明に従った半導体集積回路装置のパッケージ構
造の一実施例を上方側から見た平面図である。第3図は
、第2図の線■−■に沿って見た側面断面図である。第
4図は、この発明に従ったパッケージ構造を構成するの
に用いられるビン固定ブロックの一例を示す上方側から
見た平面図である。第5図は、第4図の轢v−■に沿っ
て見た側面断面図である。第6図は、この発明に従った
パッケージm造を構成するのに用いられるチップ固着ブ
ロックの一例を示す上方側から見た平面図である。第7
図は、第6図の線■−■に沿って見た側面断面図である
。 図において、3は集積回路チップ、5はボンゲイングワ
イヤ、7はチップ固着ブロック、8および9はビン固定
ブロック、1oはビン、11はビン固定ブロックの上面
、12はビン固定ブロックの底面、15はチップ固着ブ
ロックの上面、16は係合凹部を示す。 特許出願人 住友電気工業株式会社 め1[ −4 不2図 二■?/f モ葺′ 第汀”、−2 −「 心6 235 l ) 7 と 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 内a11に収納した集積回路チップを外部取出
    端子にソイA2ボンディングしてなる半導体集積回路′
    aAmのパンケージ構造において、Nいに隣接して配置
    される複数個のブロックを備え、 前記複数個のブロックのうちの少なくとも1個は、外部
    取出端子として用いられるビンをその上面から底面まで
    貫通さびた状態で固定したビン1@定ブロツクを構成し
    、 前記複数個のブロックのうちの少なくとも1個は、前記
    ビン固定ブロックの上面側に突出するビンの部分との間
    にワイヤボンディングされる巣1負回路チップを、その
    上面に固着しI;チップ固着ブロックをW4成する、半
    導体集積回路装置のノ(ツケージ愼造。
  2. (2) 前記チップ固着ブロックの周囲に1よ、複数個
    の前記ビン固定70ツクが少なくとも2mに配置され、 前記ビン固定ブロックの上面側に突出するビンの部分の
    高さは、前記チップ固着ブロックに最も近い内周側に位
    置するものから、より外周側に位置するものに至るほど
    順次高くされる、特許請求の範囲第1項記載の半導体集
    積回路装置のパッケージ構造。
  3. (3) 前記チップ固着ブロックは、集積回路チップの
    熱膨張性、P!l放散性または絶縁性のうちの少なくと
    も1つの特性を満足させる材質の材料から作られる、特
    許請求の範l!Il第1項または第2項記載の半導体集
    積回路装置のパッケージ構造。
  4. (4) 前記複数個のブロックはブロック支持。 台上に51!置され、 前記複数個のブロックのそれぞれは、係合凸部と係合凹
    部との係合によってブロック支持台上に位置決めされる
    、特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載
    の半導体集積回路装置のパッケージ構造。
JP58116643A 1983-06-27 1983-06-27 半導体集積回路装置のパツケ−ジ構造 Pending JPS607753A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5940279A (en) * 1996-09-30 1999-08-17 Robert Bosch Gmbh Metal support element for electronic components or circuit supports

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