(57)【要約】マルチチップパッケージは中心に置かれたダイパドル周りに配された周辺リードを含むリードフレームを有する。第一（上方）ダイは概ね平坦なリードフレームダイパドルの第一（上部）面に取付けられる。ダイパドル外部がより薄くリード内部がより薄くなるようリードフレームの第二（下部）面は部分エッチング等で一部切取られる。リードフレームの第二（下部）面で一部カットされた部分は空洞を形成し第二（下方）ダイはアクティブ面を上に取付けられる。下方ダイはアクティブ面の略中央に位置するボンドパッドを有し下方ダイの電気相互接続はダイパドル・リード間の隙間を通過するワイヤボンドで形成される。又は下方ダイはリードフレームの空洞のダイ取付面とフリップチップ相互接続で電気的相互接続され取付けられる。マルチパッケージモジュールは１つ以上のマルチチップリードフレームパッケージを含む。【選択図】図２Ｂ
2008517482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一面及び第二面を有するリードフレームであって、ダイパドル及びリードを備え、各リードは、外側のランド部及び内側のボンドフィンガー部を備え、ダイパドルは、マージン及び端縁を有し、ダイパドル端縁とリードのボンドフィンガー部の内側端縁との間には、隙間があり、ダイパドルの第一面の表面は、第一面ダイ取付領域を含み、リードフレームの第二面に、少なくとも一つのキャビティをさらに備え、キャビティは、深さ及び隙間に架かる少なくとも一つのダイ設置面を有し、ダイ設置面は、選択された第二面のダイのフットプリントに対応して寸法設定され、深さは、選択された第二面のダイの厚みと選択された第二面のダイの設置手段の厚みとの和と少なくとも同じに寸法設定されるリードフレーム。
【請求項２】
前記キャビティを第二面に少なくとも二つ備える請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項３】
前記キャビティを第二面に４つ備える請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項４】
隙間を跨ぐ少なくとも二つの前記ダイ設置面を備える請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項５】
隙間を跨ぐ４つの前記ダイ設置面を備える請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項６】
第一面及び第二面を有するリードフレームであって、ダイパドル及びリードを備え、各リードは、外側のランド部及び内側のボンドフィンガー部を備え、ダイパドルは、マージン及び端縁を有し、ダイパドル端縁とリードのボンドフィンガー部の内側端縁との間には、隙間があり、ダイパドルの第一面の表面は、第一面ダイ取付領域を含み、リードフレームの第二面に、少なくとも一つのキャビティをさらに備え、キャビティは、隙間に架かり、ダイパドルマージンの第二面の一部における段差と、少なくとも一つのリードのボンドフィンガー部の第二面の一部における段差とを備え、段差は、選択された第二面のダイのフットプリントに対応して寸法設定されたダイ取付面を備えるキャビティのダイ設置面を備え、深さは、選択された第二面のダイの厚みと選択された第二面のダイ設置手段の厚みとの和と少なくとも同じに寸法設定されるリードフレーム。
【請求項７】
第一面及び第二面を有するリードフレームであって、ダイパドル及びリードを備え、各リードは、外側のランド部及び内側のボンドフィンガー部を備え、ダイパドルは、マージン及び端縁を有し、ダイパドル端縁とリードのボンドフィンガー部の内側端縁との間には、隙間があり、ダイパドルの第一面の表面は、第一面ダイ取付領域を含み、ダイパドルマージンの第二面の一部における段差と、少なくとも一つのリードのボンドフィンガー部の第二面の一部における段差とをさらに備え、ダイパドルマージンの少なくとも一部の第二面における段差は、少なくとも一つのリードのボンドフィンガー部の少なくとも一部の第二面における段差とともに、隙間に架かるキャビティを形成し、段差は、リードフレームの第二面の表面に対して概ね平行な平面上にある、概ね同一平面上の第二ダイ取付表面を有し、キャビティは、第二のダイのフットプリントに対応して寸法設定され、キャビティは、第二面のダイの厚みと第二のダイ取付手段の厚みとの和と少なくとも同じ深さを有するリードフレーム。
【請求項８】
請求項１に記載のリードフレームと、前記第一面ダイ取付領域に取り付けられる第一のダイと、前記キャビティのダイ設置表面に取り付けられた第二のダイとを備えるマルチチップリードフレーム半導体パッケージ。
【請求項９】
第一面のダイは、第一のダイのアクティブな表面が第一の面のダイ取付領域から離間する方を向くように方向付けされた請求項８に記載のパッケージ。
【請求項１０】
第一のダイは、ワイヤボンドによってリードフレームと電気的に相互接続される請求項９に記載のパッケージ。
【請求項１１】
第二のダイは、第二のダイのアクティブな表面がキャビティのダイ設置表面の方を向くように方向付けされた請求項８に記載のパッケージ。
【請求項１２】
第二のダイは、ワイヤボンドによってリードフレームと電気的に相互接続される請求項１１に記載のパッケージ。
【請求項１３】
第二のダイは、ダイパッドが隙間の下にあり、ワイヤボンドが隙間を通過するように置かれる請求項１１に記載のパッケージ。
【請求項１４】
第二のダイは、フリップチップ相互接続によってリードフレームと電気的に相互接続される請求項１１に記載のパッケージ。
【請求項１５】
第一のダイに積み重ねられる追加のダイをさらに備える請求項８に記載のパッケージ。
【請求項１６】
ダイ及び相互接続を覆う封入体をさらに備える請求項８に記載のパッケージ。
【請求項１７】
リードフレームの第二面の表面は、封入体によって被覆されない状態のままとされる請求項１６に記載のパッケージ。
【請求項１８】
ダイパドルの第二面のランドの表面は、封入体によって被覆されない状態のままとされる請求項１６に記載のパッケージ。
【請求項１９】
少なくとも１つの第二パッケージが積み重ねられる、請求項８に記載の第一のマルチチップリードフレーム半導体パッケージを少なくとも備え、パッケージは、第一のマルチチップリードフレーム半導体パッケージの第二レベル相互接続サイトと第二のパッケージの第二レベル相互接続サイトとの間に電気相互接続を有するマルチパッケージモジュール。
【請求項２０】
電気相互接続は、ワイヤボンドを備える請求項１９に記載のマルチパッケージモジュール。
【請求項２１】
電気相互接続は、はんだボールを備える請求項１９に記載のマルチパッケージモジュール。
【請求項２２】
少なくとも１つの第二パッケージは、請求項８に記載の第二のマルチチップリードフレーム半導体パッケージである請求項１９に記載のマルチパッケージモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップパッケージに関し、特にリードフレームに取り付けられた２つ以上の半導体ダイを有するリードフレームパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリードフレームは、中心に位置するダイパドルの周りに配された周辺リードを有する概ね平面状の金属片から構成される。従来のリードフレームパッケージでは、ダイは、接着剤を用いて裏側をダイパドルに取り付けられ、ダイのワイヤボンドパッドとリードのワイヤボンドサイトとの間のワイヤボンドによって、ダイをリードと電気的に接続している。リードフレームに取り付けられてワイヤボンドによって相互接続された２つ以上の半導体ダイを有するリードフレームパッケージを組み立てることは、知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、リードフレームダイパドルに取り付けられた第一（下方）のダイと、第一のダイの上に積み重ねられた第二（上方）のダイとを有し、両方のダイがワイヤボンドによってリードフレームと相互接続された様々なマルチチップパッケージ構造を説明する。ある構造では、第一のダイが周辺のワイヤボンドパッドを有し且つ第二のダイが第一のダイより小さなフットプリントを有し、第二のダイは、それに応じて第一のダイの上方の（アクティブな）面の上に直接積み重ねられる。他の構造では、第一のダイが周辺のワイヤボンドパッドを有し、第二のダイのフットプリントは、第一のダイのワイヤボンドパッドに干渉することなく第一のダイのアクティブな面に納めるには大きすぎる。；かかる構造では、第一のダイのアクティブな面の上に適当な小ささのフットプリントを有するスペーサーが置かれ、第二のダイは、第一のダイの上方に取り付けられる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，２６５，７６３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１において指摘されるように、ワイヤボンドされたダイをそのような方法で積み重ねることは、周辺のワイヤボンドパッドを有するダイに対しては効果的であり得るが、ダイの中心線の近傍に位置するボンドパッドを有するダイには不向きである。特許文献１は、少なくとも１つの周辺のパッドのダイと少なくとも１つの中心のパッドのダイとを有するマルチチップパッケージを提案するものであり、リードフレームは、中心のダイパドルと該ダイパドルから隙間によって分離されたリードとを有する。周辺のパッドのダイは、リードフレームの一方の面（“上部”の面）のダイパドルに従来の方法で取り付けられ、中心のパッドのダイは、ダイのアクティブな面をリードフレームの方に向け且つダイの一部に位置する中心のパッドが隙間を跨いだ状態で、一部がダイパドルの上に取り付けられ、一部がリードフレームの反対の面（“下部”の面）のリードに取り付けられる。従来のように取り付けられた上部（トップ）のダイは、上部のダイの周辺のボンドパッドと下部（底）のダイの中心のボンドパッドとの間を通過するワイヤボンドによって、中心のパッドの下部のダイと直接相互接続される。；従来のように取り付けられたトップのダイも下部のダイも、リードにワイヤボンドされる。そして、完成したワイヤボンドされたアセンブリは、全てのダイ及びワイヤボンドを封止し保護すべく、封入（若しくは、封止、被包）される。
【０００６】
ワイヤボンドパッケージを薄くされることができる範囲は、封入体がダイの上のワイヤボンドループを完全に覆う必要があるという事実によって制限される。即ち、ワイヤボンドループ高さは、リードフレームの厚みとダイの厚みに加えて、厚み寸法（ループの上のループ高さ＋封入体の厚み）を課す。より薄いパッケージへの傾向の中で、ワイヤボンドループ高さを減らす努力がなされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、二つ以上の半導体ダイがリードフレームの反対の面（対向する面）に取り付けられるリードフレームパッケージを提供するものである。リードフレームは、中心に置かれたダイパドルの周りに配された周辺リードを有する。第一（“上方”）のダイは、リードフレームダイパドルの第一（“上部”）の面に取り付けられ、それは、概ね平坦であり得る。ダイパドルの外部がより薄くなり、且つ、リードの内部がより薄くなるように、リードフレームの第二（“下部”）の面は、（部分エッチングなどによって）一部切り取られる。リードフレームの第二（“下部”）の面においてこのように一部カットされた部分は、キャビティ（空洞）を形成し、第二（“下方”）のダイは、アクティブな面を上にして取り付けられる。下方のダイは、アクティブな表面のほぼ中央に位置するボンドパッドを有し、下方のダイの電気相互接続は、ダイパドルとリードとの間の隙間（ギャップ）を通過するワイヤボンドによって形成され得る。；或いは、下方のダイは、リードフレームにおけるキャビティのダイ取付面と、フリップチップ相互接続によって電気的に相互接続され、且つ、取り付けられ得る。
【０００８】
１つの概略的な側面として、本発明は、第一（“上部”）の面と第二（“下部”）の面とを有するリードフレームであって、マージン及び端縁を有する中心に位置するダイパドルを含み、内側のボンドフィンガー部及び外側のランド部を備える周辺に配されたリードを含み、ダイパドル端縁とボンドフィンガー部の内側端縁との間に隙間があるリードフレームを特徴とする。ダイパドルの上部の面の表面は、第一面ダイ取付領域を含む。ダイパドルマージンの少なくとも一部の下部の面には段差が設けられ、少なくとも一つのリードのボンドフィンガー部の少なくとも一部の下部の面には段差が設けられ、これら段差は、ともに隙間に架かるキャビティを形成し、また、これら段差は、リードフレームの下部の面の表面に対して概ね平行な平面上にある、概ね同一平面上の下方ダイ取付表面を有する。キャビティは、段差の第二のダイ取付領域のキャビティ内に取り付けられるべき、第二のダイのフットプリントに対応して寸法設定される。下方のダイ取付表面の平面とリードフレーム下部表面との間の距離は、キャビティ深さを構成し、キャビティ深さは、第二のダイの厚みと第二のダイの取付手段の厚みとの和と少なくとも同じである。
【０００９】
リードフレームは、２つ以上のそのようなキャビティを含み得る。それぞれは、追加のダイのフットプリントに対応して寸法設定され、また、それぞれは、第二のダイの厚みと追加のダイの取付手段の厚みとの和と少なくとも同じ深さを有し得る。追加のダイのそれぞれは、第二のダイと同じフットプリント及び厚みを有し得るか、又は、異なるフットプリント及び／又は厚みを有し得る。
【００１０】
ある実施形態において、ダイパドルは、概ね矩形であり、４つの概ね直線状部分を有する。そのような実施形態では、リードは、ボンドフィンガーが対向する二つの概ね直線状の端縁に隣接するように二列に並べて配され、ダイパドルの直線状の端縁部とボンドフィンガー部の内側短部との間には隙間がある。そのような実施形態では、ダイパドルの段差は、直線状の端縁部の１つにおけるマージンの中に形成され、また、リードの段差は、隣接した列の中のボンドフィンガーの中に形成され、その結果、キャビティは、隙間を跨ぐ。そのような実施形態では、１つ以上の追加のキャビティをさらに含み、それぞれは、ダイパドルの直線状の端縁部の他のマージンの中のダイパドルの段差と、隣接する列のボンドフィンガーの中に形成されるリードの段差とを含み、隙間を跨ぐ。ダイパドルが概ね矩形状である実施形態では、２つのキャビティが対向する直線状の端縁のマージンの中に形成され得る。；又は、４つのキャビティが形成され、４つのマージンのそれぞれの中の１つであり得る。
【００１１】
他の概略的な側面において、本発明は、上述のようなリードフレームを有し、また、ダイパドルの上部の面の第一のダイ取付領域に取り付けられた第一の上方のダイを有し、下方のダイ取付領域に取り付けられた第一の下方のダイを有する半導体パッケージを特徴とする。そのような実施形態では、４つなどの２つ以上のキャビティがあり、それぞれは、キャビティのダイ取付領域に取り付けられた下方のダイを有する。そのような実施形態では、少なくとも１つの追加の上方のダイが第一のダイに積み重ねられ、取り付けられる。ダイ及びそれぞれのワイヤボンド、及び、ダイ取付領域以外のリードフレームの表面の部分を封入体が覆い、ある実施形態では、リードフレームの下部の面の下方の表面を露出した状態のままとし、ある実施形態では、リードのランド部の領域を露出した状態のままとされる。
【００１２】
ある実施形態では、第一の上方のダイは、アクティブな面を上方に向けて、ダイアタッチエポキシ又はフィルム接着剤を用いて、ダイパドルの上部の面に取り付けられる。追加の上方のダイが、ダイアタッチエポキシ又はフィルム接着剤を用いて、必要な場合には、ボンドループに対応すべく積み重ねられたダイの間のスペーサーを用いて、第一の上方のダイに取り付けられる。第一の上方のダイは、ワイヤボンドによってリードと相互接続される。
【００１３】
ある実施形態では、下方のダイがアクティブな面の中心線の近傍くに位置するボンドパッドを有し、下方のダイは、ボンドパッドが隙間の下にあるように置かれ、下方のダイは、ダイアタッチエポキシ又はフィルム接着剤を用いて、キャビティの下方のダイ取付表面に取り付けられる。下方のダイは、ダイのボンドパッドとリードのボンドサイトとの間の隙間を通過する、及び／又は、ダイのボンドパッドと上方のダイのボンドパッドとの間の隙間を通過するワイヤボンドによって電気的に相互接続される。
【００１４】
他の実施形態では、下方のダイは、キャビティの下方のダイ取付表面に取り付けられ、例えばフリップチップ相互接続、はんだボール又はバンプ、又は金バンプを用いて、ダイパッドとキャビティの段差の相互接続サイトとの間を電気的に相互接続される。
【００１５】
他の概略的な側面において、本発明は、上述のように構成された少なくとも１つのパッケージを含み、パッケージがそれぞれのリードフレームの第二レベルの相互接続サイト間をはんだボール又はワイヤボンドによって電気的に相互接続されるマルチパッケージモジュールを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、従来とは異なる発明の実施形態を説明する図面を参照して、さらに詳しく説明されるであろう。図面は、本発明の特徴、及び、他の特徴と構造との関係を示す図表であり、縮尺どおりには作成されていない。発表の明りょうさを改善するために、本発明の実施形態を説明する図面の中では、他の図面の中で示された要素に対応する要素の全てが特に番号を付け直されるわけではない。ただし、それらは全ての図面において直ちに同一視可能である。
【００１７】
ここに図１Ａを参照すると、ダイパドル１２及びリード１１を含むリードフレームを有する従来のリードフレームパッケージが示され、これは、パドルの端縁とリードとの間に隙間が存在するように配置されるものである。第一のダイ１４は、ダイパドル１２の第一（“上部”）面上に設置（マウント）され、ダイ取付接着剤１５を用いて取り付けられる。ダイ１４は、ダイ１４のボンドパッドとリード１１のボンドサイトとを接続するワイヤボンド１６によって、リードフレームと電気的に相互接続される。ダイとワイヤボンドとリードフレームの上部の面の領域は、封入体１７によって保護され、封入体１７は、さらにダイパドルの端縁とリードとの間の隙間を埋める。リードフレームの第二（“下部”）の面においてリードフレームの端縁と封入体との間に改善された連結を形成すべく、リード及びダイパドルの端縁は、１３で示されるように下を切り取られる。特定用途における電気回路に対するパッケージの電気的相互接続は、リードの下部の面を、例えばはんだボール（図示しない）によって例えばマザーボード（図示しない）などのプリント基板と接続することによって形成される。
【００１８】
図１Ｂは、図１Ａにおけるような従来のリードフレームを概略的に示し、第一のダイ１４に載置された追加のダイ１２４を有する。追加のダイ１２４は、接着剤１２５を用いて第一のダイ１４に取り付けられ、それは、ダイ１２４のボンドパッドをリード１１のボンドサイトと接続するワイヤボンド１２６によってリードフレームと電気的に相互接続される。パッケージは、概略的に図１Ａ中の実施形態に関しては、封入１７される。図１Ａのような構造と同様のフットプリントを有するこのようなスタックされた（積み重ねられた）構造は、追加の厚みの犠牲においてパッケージ中の半導体デバイスのより高い密度を達成する。
【００１９】
図１Ｂの実施形態における追加のダイ１２４は、第一のダイに設置される追加のダイが第一のダイのボンドパッドに接触しないように、第一のダイ１４より小さいフットプリントを有する。第一のダイの上により大きな追加のダイを積み重ねることが要望される場合には、例えば図１Ｃに示されるように、第一のダイと追加のダイとの間にスペーサーが使用され得る。この実施形態において、第一のダイ１４は、リードフレームダイパドル１２の上に設置され、図１Ａ及び１Ｂに概略的に示されるようなダイ取付接着剤１５を用いて、そこに取り付けられる。例えばシリコンの“ダミー”ダイであり得るスペーサー１８は、第一のダイに設置され、接着剤１３５を用いて取り付けられる。第二のダイ１３４は、スペーサー１８の上に設置され、接着剤１４５を用いてそこに取り付けられる。第二のダイ１３４は、該第二のダイ１３４のボンドパッドをリード１１のボンドサイトと接続するワイヤボンド１２６によって電気的に相互接続される。第一のダイ１４は、該ダイ１４のボンドパッドをリード１１のボンドサイトと接続するワイヤボンド１６によってリードフレームと電気的に相互接続される。スペーサー１８の厚みは、第二のダイ１２４の底面とワイヤボンド１６のワイヤループとの間での接触を避けるために、接着剤１３５及び１４５の厚みとともに、第一及び第二のダイ間に十分なクリアランスを提供するのに十分に大きくされる。パッケージは、一般に図１Ａにおける実施形態については封入１７される。
【００２０】
図１Ｄは、ダイをリードフレームの上部の面だけでなく下部の面にも設置することによって、より高いダイ密度が実現されたマルチチップリードパッケージを説明する。リードフレームは、ダイパドル１１２及びリード１１１を含み、ダイパドルの端縁とリードとの間には隙間を有する。第一（“上部”）のダイ１６４は、ダイパドル１１２の上部の面に載置され、接着剤１５５を用いてそこに取り付けられる。第二（“下部”）のダイ１５４は、“センターパッド”チップである。；即ち、それらは、ボンドパッドがダイのアクティブな面の中心線に向かって配されるダイである。第二のダイ１５４のそれぞれは、リードフレームの下部の面に設置され、ダイのボンドパッドが隙間の中にあるように置かれる。；そして、第二のダイ１５４のそれぞれは、接着剤の１５３を用いて、一部がダイパドルの下部の面に取り付けられ、一部がリードの下部の面に取り付けられる。上部のダイ１６４は、該上部のダイ１６４のボンドパッドをリード１１１のボンドサイトと接続するワイヤボンド１５６によって、電気的に相互接続される。；そして、下部のダイ１５４は、下部のダイ１５４のパッドをリード１１１のボンドサイトと接続する接続ボンド１５９によって、電気的に相互接続され、任意的に、下部のダイ１５４のパッドを上部のダイ１６４のボンドパッドと接続するワイヤボンド１５８によって電気的に相互接続される。パッケージは、ダイ及びワイヤループを封止するために封入１５７され、パッケージが用いられることとなる機器（図示されない）に相互接続されるためのリード１１１の突出部分はそのままとされる。
【００２１】
図１Ｅは、図１Ｄのパッケージに関するリードフレームの平面図を示す。図１Ｅのリードフレームにおいて、リード１１１は、中心に位置するダイパドル１１２の対向する二つの概ね直線状の端縁に隣接させて、ダイパドルの端縁とリードのそれぞれの列との間に隙間を有した状態で、二列に並べて配される。
【００２２】
図２Ａ−図２Ｃは、本発明の一つの実施形態に係るマルチチップパッケージを示す。図２Ａ及び図２Ｃは、この実施形態に係るリードフレームの平面図を示し、図２Ａは、“上部”の側を示し、図２Ｃは、“下部”の側を示す。；そして、図２Ｂは、そのような実施形態に係る、全体として２０２で示すパッケージの、図２Ａ又は２Ｃにおける２Ｂ−２Ｂ断面図を示す。リードフレームは、中心に置かれたダイパドル２１２と周辺に配されたリードとを含む。ダイパドル２１２は、マージン（縁）２３２を含み、リードは、内側のボンドフィンガー部２３１とランド部２１１とを含む。多くのそのようなリードフレームは、一般に、銅などの金属のシートに列に並んで形成される。パッケージは、列に並んだリードフレームに形成され、それから、完成した個々のパッケージは、のこぎり切断（ソーイング）又は打ち抜き（パンチング）によって分離（シンギュレート）される。図２Ａ及び図２Ｃの破線２４１は、図２Ｂに２４１で示されるように、完成したパッケージの端縁を形成するためのシンギュレーションラインを示す。第一（“上部”）のダイ２４は、ダイパドル２１２の上部の面の表面のダイ取付領域に設置され、接着剤２５を用いて取り付けられる。上部のダイのフットプリントは、図２Ａにおいて網掛けされた領域２４によって示される。上部のダイは、ダイのボンドパッドをリードフィンガー２３１のボンドサイトと接続するワイヤボンド２６によって電気的に相互接続される。リードフレームは、下面に、リードのボンドフィンガー部２３１及びダイパドル２１２のマージン２３２に形成された段差２３３，２３４によって、キャビティが設けられる。下部のダイ２２４は、キャビティに設置され、ダイパドルマージン及びリードのボンドフィンガー部２３２，２３１における段差２３４，２３３のダイ取付領域に接着剤２２５を用いてそれぞれ取り付けられる。下部のダイ２２４は、センターパッドダイである。；即ち、ボンドパッドは、ダイのアクティブな面の中線の方を向いて位置する。下部のダイ２２４のそれぞれは、ダイパドル２１２の端縁２３６とボンドフィンガー２３１の端部２３５との間の隙間２３７に架かるように置かれ、従って、ダイのボンドパッドは、隙間２３７の中に位置する。下部のダイのフットプリントは、図２Ｃにおいて網掛けされた領域２１４によって示される。下部のダイ２２４は、ダイのボンドパッドとボンドフィンガーのボンドサイトとの間の隙間２３７を通過するワイヤボンド２２６によって電気的に相互接続される。封入体２１７は、ダイ及びワイヤボンドを覆い保護する。；この実施形態において、リードのランド端部２１１の下部側の表面の部分２５１とダイパドル２１２の下部側の表面の中間部分２５２とは、封入体によってカバーされず、露出したままとされる。図２Ｂに示された封入体は、モールド（型成形）される（図３Ｃと比較）。パッケージが用いられる（第二レベル相互接続）装置（図示しない）の電気回路を有するパッケージの電気的相互接続は、リードのランド端部の露出部分２５１との接触によって形成され、例えば、例えばマザーボードなどのプリント基板とのはんだボール相互接続によって形成される。ダイパドルの露出部分２５２は、ダイからの、及び、パッケージの外への熱伝導及び消散に役立てることができる。
【００２３】
本発明に係るリードフレームは、マスキング及びエッチングを行うことによって、銅板などのリードフレーム材料のシートから作製することができる。段差は、例えば、下部側からシートを通して部分的にマスキング及びエッチングを行うことによって形成することができ、ダイパドル及びリードの平面図の形状は、シートを通して全体的にマスキング及びエッチングを行うことによって形成される。段差の深さは、リードフレーム技術の中でよく知られている手段に従って、エッチを制御することによって限定することができる。段差を形成する部分的なエッチは、（他のエッチング工程と同様に、）実際には、図面に示されるような、正確な平面且つ平行又は直角の面を形成することを期待されないであろう。本発明によると、キャビティの深さ、即ち、段差が成形される深さは、下部のダイ及びダイ取付接着剤の厚みに対応するのに十分である必要がある。；そして、キャビティの幅及び長さは、下部のダイのフットプリントに対応するのに十分である必要がある。キャビティのダイ取付面は、ダイを設置し、ダイ取付接着剤を用いてダイを取り付けるのに適当な面を提供するために、十分に平らである必要がある。
【００２４】
図２Ｄは、本発明に従うリードフレームの、拡大され厚み寸法を指し示すべく印が付けられた図２Ｂの一部分を示す。特に、リードに形成された段差２３３に設置され且つ接着剤２２５を用いてそこに取り付けられた第二のダイ２２４の一部分と、封入体２２７の一部分とともに、ランド部２１１の一部分とリードのボンドフィンガー部２３１とが示される。ダイ２２４の厚みはＴOであり、接着剤２２５の厚みはＴAである。段差の深さは、少なくともダイの厚みの合計ＴD+A及び接着剤と同じくらい大きい必要があり、一般的には、封入体２２７は、厚みＴEを有する封入体の層でダイの背面を覆うことが好ましい。従って、段差の深さは、好ましくはＴD+AとＴEとの和に等しい深さを有し得る。ボンドフィンガーの段差がつけられた部分の厚みはＴFであり、従って、リードフレームの全厚ＴOは、少なくともＴD+A＋ＴFである必要があり、好ましくは、ＴD+A＋ＴF＋ＴEであり得る。
【００２５】
従って、本発明に従う特定の実施形態における段差に必要とされる深さは、選択された下部のダイの厚み及び下部のダイ取付接着剤の厚みに依存するであろう。様々なダイの厚みは、広範囲に亘って異なるものである。；本発明に適した下部のダイは、比較的薄いかもしれず、半導体ウエハは、裏面研削によって薄くされ得るが、実際の問題として、最小のダイ厚みは、特定のダイのタイプに一部依存し得る。約１００マイクロメートル未満の厚みに裏面研削することは、ある半導体タイプに対しては少なくとも現在ありふれたものである。；そして、処理が改良されるにつれて、より一層薄いダイが製造され得る。また、種々のダイ取付接着剤は、ダイ取付に効果的な種々の厚みを有する。一般的に、薄膜接着剤は、より薄いかもしれない。；しかし、段差のダイ取付面がかなり非平面状であるならば、ダイアタッチペーストエポキシなどのペースト接着剤がより適当であり得る。例えば、典型的なコントローラダイは、約８０マイクロメートル以下の厚みを有し、ダイ取付接着剤は、約２０マイクロメートルの厚みを有し、そのような例では、厚みＴD+Aは、約１００マイクロメートル以下である。本発明に従うボンドフィンガーの厚みＴFは、約１００マイクロメートル未満であり、通常、約７５マイクロメートル未満であり、好ましくは、約５０マイクロメートル未満である。
【００２６】
本発明に従うリードフレーム（即ち、リードフレームの金属板出発材料の厚み）の全厚ＴOは、より薄い従来のリードフレームより大きいかもしれない。例えば、選択された下部のダイが約８０マイクロメートルの厚みを有し、ダイ取付接着剤が約２０マイクロメートルの厚みを有する場合、キャビティの深さは少なくとも約１００マイクロメートル（４ミル）である必要があり、ボンドフィンガーが約５０マイクロメートル（２ミル）の厚みを要求される場合には、リードフレームの全厚は、少なくとも約１５０マイクロメートル（６ミル）である必要がある。本発明によると、選択された下部のダイ及びダイアタッチエポキシの厚み、及び、ボンドフィンガーの特定の厚みにより、及び、下部のダイの背面が露出することとなるか封入体の薄い層によって覆われることとなるかにより、リードフレームの厚みは、約３００マイクロメートル（１２ミル）にもなり得る。下部のダイが封入体の薄い層によって覆われることとなる場合には、厚みＴEは、封入の間、下部のダイの表面と型との間で封入体が流れるのを可能とすべく十分に大きいべきである。；厚みＴEが最小化可能な範囲は、当該技術で周知の他の要因のうちでも、封入体材料及びダイの表面の領域の流動特性に依存するであろう。一方で、現在は、５０マイクロメートルもの薄さのダイも製造可能である。
【００２７】
一例として、本発明に従うパワーアンプパッケージにおいては、上部のダイは、例えばパワーアンプであり得るし、下部のダイは電力制御装置であり得るか、又は、他の機能を有し得る（又は、様々な下部のダイは様々なタイプのものであり得る）。様々な理由により、特に、コントローラのパワーアンプとの相互接続を短縮することによってコントロール機能をより速くすることができるため、パワーアンプダイと同じパッケージの中にコントローラダイを有することが好ましい。一般的に、パワーアンプがかなりの量の熱を発生させるため、本発明に従うそのような構成の利点の１つは、ダイパドルの下部側の面が周囲に曝され、−（例えば、マザーボードなどのプリント基板への取付による）ヒートシンクと接触すること、又は、換気の気流に曝すことによって−、パッケージから放熱を行う効果的な手段を提供することである。
【００２８】
本発明に従うマルチチップパッケージは、ダイパドル及びリードを有し、下部側に形成されたキャビティを有するリードフレームを提供することによって作製される。キャビティは、選択された下方のダイの厚み及びフットプリントに対応する寸法とされる。リードフレームは、サポートに置かれ、下方のダイは、それぞれのキャビティに設置され、接着フィルム又はペーストエポキシなどのダイ取付接着剤を用いて取り付けられる。接着剤は、その後の処理の間、キャビティの中に下方のダイを固定すべく、硬化処理される、又は、部分的に硬化処理され得る。或いは、下方のダイは、バンプ又はボールを介してフリップチップ相互接続によって設置され、それは、例えばはんだ又は金のバンプであり得る。次に、リードフレームは、裏返しにされてサポートに置かれ、第一の上方のダイは、ダイパドルの上部面に設置され、接着フィルム又はペーストエポキシなどの接着剤を用いて取り付けられる。接着剤は、硬化処理されるか又は部分的に硬化処理され得る。そして、任意的に、第二の上方のダイが第一の上方のダイに設置され、接着剤を用いて取り付けられる。積み重ねられたダイ間にスペーサーが必要とされる場合には、スペーサーが第一のダイの上に積み重ねられて、第二のダイがスペーサーに積み重ねられ、スペーサーも第二のダイも接着剤を用いて取り付けられ得る。ワイヤボンド手段を用いて、ワイヤボンド相互接続が適切な順序で形成される。例えば、第一の上方のダイの取付の後に、下方のダイからワイヤボンドを形成し、間隔をおいて配置された第二の上方のダイの取付の前に、第一の上方のダイからワイヤボンドを形成するのが好適であり得る。全てのワイヤボンドが形成されると、ダイ及びワイヤは、封入体材料又は成形化合物を用いて封入され、そして硬化処理される。封入体は、モールドされて、その結果、リードのランドの端部の上部の周縁部が露出した状態のままとされるか、又は、モールドされない。典型的であるが、列に並んだパッケージが形成されると、パッケージは、のこぎり切断又はパンチングによってシンギュレートされ、封入体がモールドされない場合には、のこぎり又はパンチのシンギュレーションは、封入体だけでなくリードフレームを通って切断する。プロセスにおける他の段差は、技術に従って推察されるであろう。；例えば、段差の洗浄は、様々な時点で（例えば、特に、ワイヤボンド工程に先立って、及び、封入に先立って）実行され得る。
【００２９】
図３Ａの断面図において例３０１として示された実施形態は、図２Ｂにおけるものと類似している。；図３Ａの実施形態において、下部のダイ２１４の電気的相互接続は、ダイパドルの端部とボンドフィンガーとの間の隙間を通過し、下部のダイ及び上部のダイのそれぞれのダイパッドを接続するワイヤボンド３１６によって、上部のダイ２４に形成される。図３Ａにおけるリードフレームのランドの端部３１１は、図２Ｂにおけるより大きいことが示され、即ち、（パンチ又はソーシンギュレーションによって形成された）ランドの端部の端縁３４１が封入体２１７から横方向に離間して突出する。；より大きなランド端部により、例えば以下の図３Ｄに示されるように、例えばはんだボールによって、１つのそのようなパッケージと、その上に積み重ねられた第二のパッケージとの間の相互接続が可能となる。
【００３０】
図３Ｂの断面図において例３０２として示された実施形態も、図２Ｂにおけるものと類似している；図３Ｂの実施形態において、追加の上部のダイ３２４は、第一の上部のダイ２４に積み重ねられ、接着剤３２５を用いて取り付けられる。第一の上部のダイ２４の電気相互接続、及び、追加の上部のダイ３２４の電気相互接続は、第一の上部のダイ２４のボンドパッドをボンドフィンガー２３１のボンドサイトと接続するワイヤボンド２６によって、及び、追加の上部のダイ３２４のボンドパッドをボンドフィンガー２３１のボンドサイトと接続するワイヤボンド３２６によって形成される。図３Ａにおけるリードフレームのランドの端部３１１は、図２Ｂにおけるより大きいことが示され、即ち、（パンチ又はソーシンギュレーションによって形成された）ランドの端部の端縁３４１が封入体２１７から横方向に離間して突出する。；より大きなランド端部により、例えば以下の図３Ｄに示されるように、１つのそのようなパッケージと、その上に積み重ねられた第二のパッケージとの間の相互接続が可能となる。
【００３１】
図３Ｃの断面図において例３０３として示された実施形態は、図２Ｂにおけるものと類似している。；図３Ｃの実施形態において、封入されたパッケージは、封入体３２７及びリードフレームのリードの端部３６１を通ってパンチング又はソーイングされることによってシンギュレートされる。また、この実施形態では、下部のダイ２４のボンドパッドをボンドフィンガー２３１のボンドサイトと接続する追加のワイヤボンド相互接続３４６が、隙間を通過して設けられる。
【００３２】
上述のように、本発明に従う様々なパッケージのいずれも、マルチパッケージモジュールを形成すべく、他のパッケージに積み重ねられ得る（他のパッケージは、本発明に従って形成される場合もそうでない場合もある）。一例として、図３Ｄには、本発明に従う２つのパッケージ３０６，３０７を有するマルチパッケージモジュール３０４の実施形態を示し、２つのパッケージ３０６，３０７は、一方を他方に積み重ね、且つ、下方のパッケージ３０６のリードフレーム３４６のランドの端部３８７の上部面３８１と、上方のパッケージ３０７のリードフレーム３４７のランドの端部３７７の下部面３７１との間に配置されたはんだボール３１６によって相互接続される。本発明に従うマルチパッケージモジュールは、２つより多い積み重ねられたパッケージを有し得る。その少なくとも一つは、本発明に従うリードフレームパッケージである。本発明に従うそのようなマルチパッケージモジュールにおけるパッケージは、同一である必要はない。；上述したように、本発明によると、そのようなマルチパッケージの中のパッケージの少なくとも１つは、本発明に従うリードフレームパッケージである。
【００３３】
図３Ｅは、本発明のさらに他の実施形態を全体として３０５で示し、その中では、キャビティのダイ取付面にマウントされる下部のパッケージ３１４のそれぞれが、フリップチップ相互接続によって、即ち、金のバンプ又ははんだバンプであり得る導電性のボール又はバンプ３２５を介して、ダイの上に設置される。ボール又はバンプ３２５は、下部のフリップチップダイ３１４をキャビティのダイ取付面に取り付ける機能をし、且つ、ダイとダイパドルのマージンとの間、及び、ダイと様々なリードのボンドフィンガー２３１との間の電気相互接続を提供する。下部のダイ３１４の取付は、封入体３５７によって補強される。例えば、図２Ｂの実施形態におけるように、リードフレームの端縁３７１は、ソー又はパンチシンギュレーションによって画定され、リードのランドの端部３８１の表面の一部は、封入体３５７に覆われず、パッケージが用いられることとなる装置（図示しない）との第二レベル相互接続のために露出した状態のままとされる。
【００３４】
例えば図３Ｂを参照して上述したように、本発明によると、追加のダイは、リードフレームの上部の面の上の第一のダイの上に積み重ねられ得る。また、本発明に従って、追加のダイは、リードフレームの下部側のキャビティの中に設置され得る。これらの選択肢の両方ともが図４Ａ−図４Ｃに図示され、本発明の他の実施形態に係るマルチチップパッケージが図示される。図４Ａ及び図４Ｃは、この実施形態に係るリードフレームの平面図を示し、図４Ａは、“上部”側を示し、図４Ｃは、“下部”側を示す。；そして、図４Ｂは、全体として４０２で示すそのような実施形態に係るパッケージの、図４Ａ又は図４Ｃにおける４Ｂ−４Ｂを通る断面図を示す。ここで、図２Ａ−図２Ｃの実施形態におけるように、リードフレームは、中心に置かれたダイパドル２１２と周辺に配されたリードとを含む。ダイパドル２１２は、マージン２３２を含み、リードは、内側のボンドフィンガー部２３１とランド部２１１とを含む。そのようなリードフレームの多くは、銅などの金属のシートに列に並んで形成される。パッケージは、リードフレームの列の上に形成され、それから、完成した個々のパッケージは、ソー又はパンチによって分離（シンギュレート）される。図４Ａ及び図４Ｃの破線２４１は、図４Ｂにおいて２４１で示されるように、完成したパッケージの端縁を形成するためのシンギュレーション線を示す。第一の“上方”のダイ２４は、ダイパドル２１２の上部の側の面のダイ取付領域に設置され、接着剤２５を用いて取り付けられる。第一の上方のダイフットプリントは、図２Ａにおける網掛けされた領域２４によって示される。第二の上方のダイ４２４は、第一の上部のダイ２４に設置され、接着剤４２５を用いて取り付けられる。第一の上方のダイ２４は、ダイのボンドパッドをリードフィンガー２３１のボンドサイトと接続するワイヤボンド２６によって電気的に相互接続され、第二の上方のダイ４２４は、ダイのボンドパッドをリードフィンガー２３１のボンドサイトと接続するワイヤボンド４２６によって電気的に相互接続される。
【００３５】
ここでも、図２Ａ−図２Ｃの実施形態におけるように、ダイパドル２１２のマージン２３２の中、及び、リードのボンドフィンガー部２３１の中に形成された段差２３３，２３４によって、下部側のダイのリードフレームの中にキャビティが形成される。下部のダイ２１４及び追加の下部のダイ４２４は、キャビティの中に設置され、ダイ取付接着剤２２５を用いて、それぞれ、ダイパドルマージン及びリードのボンドフィンガー部２３２，２３１の段差２３４，２３３のダイ取付領域に取り付けられる。下部のダイ２１４及び４２４は、センターパッドダイである。；即ち、ボンドパッドは、ダイのアクティブな面の中線の方に位置する。下部のダイ２１４，４２４のそれぞれは、ダイパドル２１２の端縁２３６とボンドフィンガー２３１の端部２３５との間の隙間２３７を跨ぐように、且つ、ダイのボンドパッドが隙間２３７の中にあるように置かれる。下部のダイのフットプリントは、図４Ｃにおける網掛けされた領域２１４及び４１４で示される。下部のダイ２１４及び４２４は、ダイのボンドパッドとボンドフィンガーのボンドサイトとの間の隙間２３７を通過するワイヤボンド２２６によって電気的に相互接続される。封入体４２７は、ダイ及びワイヤボンドを覆い保護する。；この実施形態では、リードのランド端部２１１の下部側の表面の部分２５１と、ダイパドル２１２の下部側の表面の中間部２５２とが、封入体に覆われず、露出した状態のままとされる。図４Ｂに示す封入体は、モールドされる（図３Ｃと比較）。パッケージと該パッケージが用いられる装置（図示しない）の電気回路との電気相互接続（第二レベル相互接続）は、リードのランド端部の露出部分２５１との接触を介して形成され、例えば、例えばマザーボードなどのプリント基板とのはんだボール相互接続によって形成される。ダイパドルの露出部分２５２は、ダイからの、及び、パッケージの外への熱伝導及び消散に役立てることができる。
【００３６】
図２Ａと図２Ｃ、及び、図４Ａと図４Ｃの実施形態において、キャビティは連続しており、これらの各実施形態の中で、下部のダイのそれぞれは、同じ連続的なダイキャビティの異なる領域に設置されると考えられ得る。即ち、ダイパドルの段差は、ダイパドルのマージンの周りに連続的に延びる。；そして、（隙間を越えて）対向する段差は、全てのリードフィンガーに形成される。他のバリエーションが考えられる。；各キャビティは、その中に設置されることとなる選択されたダイのフットプリント（長さ及び幅）を収容するのに十分に大きい必要がある。例えば図２Ａ，２Ｃにおけるような、パドルの対向する端縁に沿って隙間を越えて配置される２つの下部のダイを有する実施形態では、パドルマージン及びリードの段差は、他の２つの端縁まで延びる必要はなく、リードフレームの角部の中まで延びる必要もない。
【００３７】
ここに参照された全ての特許及び特許公報は、参照することによって組み込まれる。
【００３８】
他の実施形態も本発明の範囲内のものである。
【００３９】
［関連出願への相互参照］
本願は、“マルチチップリードフレームパッケージ”というタイトルの２００４年１０月１８日に出願された米国仮出願第６０／６１９，８４７号に基づく優先権を主張する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】従来の半導体リードフレームパッケージを示す概略断面図。
【図１Ｂ】従来の半導体リードフレームパッケージを示す概略断面図。
【図１Ｃ】従来の半導体リードフレームパッケージを示す概略断面図。
【図１Ｄ】リードフレームの上部の面及び下部の面に設置されたダイを有する従来の半導体パッケージを示す概略断面図。
【図１Ｅ】図１Ｄのパッケージにおけるようなリードフレームを示す概略平面図。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係るリードフレームを示す概略平面図であって、リードフレームの第一（“上部”）の面から見た概略平面図。
【図２Ｂ】例えば図２Ａ及び図２Ｃに示されるようなリードフレームを有する、本発明の実施形態に係るマルチチップリードフレームパッケージを示す２Ｂ−２Ｂ線を通る概略断面図。
【図２Ｃ】本発明の実施形態に係るリードフレームを示す概略平面図であって、リードフレームのリードフレームの第二（“下部”）の面から見た概略平面図。
【図２Ｄ】図２Ｂのリードフレームパッケージの一部分を示す概略図。
【図３Ａ】本発明の一側面に従うマルチチップリードフレームパッケージを示す概略断面図である。
【図３Ｂ】リードフレームの第一（“上部”）の面に積み重ねられたダイを有する、本発明の他の実施形態に係るマルチチップリードフレームパッケージを示す概略断面図。
【図３Ｃ】本発明の他の側面に従うマルチチップリードフレームパッケージを示す概略断面図。
【図３Ｄ】本発明に従う積み重ねられたマルチチップリードフレームパッケージを有するマルチパッケージモジュールを示す概略断面図。
【図３Ｅ】フリップチップの下方のダイを有する、本発明の他の側面に従うマルチチップリードフレームパッケージを示す概略断面図。
【図４Ａ】本発明の実施形態に係るリードフレームを示す概略平面図であって、リードフレームの第一（“上部”）の面から見た概略平面図。
【図４Ｂ】例えば図４Ａ及び図４Ｃに示されるようなリードフレームを有する、本発明の実施形態に係るマルチチップリードフレームパッケージを示す４Ｂ−４Ｂ線を通る概略断面図。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に係るリードフレームを示す概略平面図であって、リードフレームのリードフレームの第二（“下部”）の面から見た概略平面図。
【図１Ａ】
2008517482.tif 000003
【図１Ｂ】
2008517482.tif 000004
【図１Ｃ】
2008517482.tif 000005
【図１Ｄ】
2008517482.tif 000006
【図１Ｅ】
2008517482.tif 000007
【図２Ａ】
2008517482.tif 000008
【図２Ｂ】
2008517482.tif 000009
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2008517482.tif 000011
【図３Ａ】
2008517482.tif 000012
【図３Ｂ】
2008517482.tif 000013
【図３Ｃ】
2008517482.tif 000014
【図３Ｄ】
2008517482.tif 000015
【図３Ｅ】
2008517482.tif 000016
【図４Ａ】
2008517482.tif 000017
【図４Ｂ】
2008517482.tif 000018
【図４Ｃ】
2008517482.tif 000019
【国際調査報告】
2008517482.tif 000020
2008517482.tif 000021