(57)【要約】半導体装置パッケージであって、ダイ取付パッド（１２）と、少なくとも４列にして設けた複数個の接点パッドと、ダイ取付パッドを支持する少なくとも２個のタイバー（１８）と、ダイ取付パッド（１２）の頂面に取り付け、かつこの頂面に形成したボンディングパッドを有する半導体ダイと、ボンディングパッド（４４）のうち選択したボンディングパッドと接点パッドのうち対応する接点パッドとの間を接続する複数の電気的接続部と、ダイ取付パッドの底面および接点パッドの底面を露出させたままにするカプセル封入体（２８）と、を備える該半導体装置パッケージにおいて、タイバー（１８）のうち１個を置き換えることにより形成した接点パッド（３０）を設け、この付加的な接点パッドは、ダイ取付パッド（１２）を支持するためタイバーが少なくとも１個残るように設けたことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ長方形の形状をした半導体装置パッケージであって、
‐頂面および底面を有するダイ取付パッドと、
‐パッケージの長方形形状に対応する少なくとも４列にして設けた複数個の接点パッドであり、各接点パッドは頂面および底面を有する該複数個の接点パッドと、
‐パッケージの製造中、パッケージの切り分けまで前記ダイ取付パッドを支持する少なくとも２個のタイバーであり、このタイバーは頂面および底面を有して、ダイ取付パッドからパッケージのコーナーに向けて延びている該タイバーと、
‐前記ダイ取付パッドの前記頂面に取り付け、かつこの頂面に形成したボンディングパッドを有する半導体ダイと、
‐前記ボンディングパッドのうち選択したボンディングパッドと前記接点パッドのうち対応する接点パッドとの間を接続する複数の電気的接続部と、
‐前記半導体ダイ、前記ダイ取付パッドの前記頂面、前記電気的接続部、前記タイバーの前記頂面および前記接点パッドの前記頂面をカプセル封入し、前記ダイ取付パッドの前記底面および前記接点パッドの底面を露出させたままにするカプセル封入体と
を備える該半導体装置パッケージにおいて、
前記タイバーのうち１個を置き換えることによって形成し、頂面および底面とを備える付加的な接点パッドを設け、この置き換えの付加的な接点パッドは、前記ダイ取付パッドを支持するためタイバーが少なくとも１個残るように設けたことを特徴とする半導体装置パッケージ。
【請求項２】
カプセル封入体の部分を、前記付加的な接点パッドの外側端縁とパッケージの対応するコーナーとの間に配置したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項３】
２個のタイバーを前記付加的な接点パッドと置き換え、また前記ダイ取付パッドからパッケージの対角線上両側のコーナーに向かって延びる２個のタイバーを残すことによって形成した２個の付加的な接点パッドを設けることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項４】
前記付加的な接点パッドと、隣接する接点パッドとの間の距離（ｄ１）が、ある列における隣接する接点パッド相互間の距離（ｄ２）に少なくとも等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項５】
前記付加的な接点パッドの前記露出した底面が、ある列における接点パッドの露出した底面よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項６】
前記電気的接続部は、前記ボンディングパッドと前記接点パッドまたは前記細条部との間を結合するワイヤを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置パッケージの製造に使用するリードフレーム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置パッケージを接続する、プリント回路基板のような電子キャリアを有する電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１前段に示すような集積回路パッケージ装置に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、集積回路装置パッケージの製造に使用するリードフレームに関する。
【０００３】
さらにまた、本発明は、半導体装置パッケージを接続する、プリント回路基板のような電子キャリアを備える電子装置に関する。
【背景技術】
【０００４】
第１段落に記載するようなパッケージは、例えば米国特許第６，２２９，２００号明細書（特許文献１）から既知であり、この特許文献１は、リードフレームのマトリクスから形成し、可撓性の構造を有する無鉛プラスチックチップキャリアを開示している。リードフレームマトリックスは、複数個の接点パッドおよびダイ取付パッドを集積するものであり、長い縦列状態にして大量生産するのに適用する。
【０００５】
従来技術のパッケージの問題は、その比較的大きな外形寸法にある。より小さなパッケージに対するニーズは増え続ける一方であり、というのも、そのほうが安価に製造できるとともに、電子装置の所定体積の範囲内により多くの機能を付与することを可能にするからである。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，２２９，２００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、請求項１前段のような集積回路装置パッケージにおいて、、より小さな寸法を有し、従って従来技術のパッケージと比較してより安価なパッケージを提供できる集積回路装置パッケージを得ることにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、電子キャリア、例えばプリント回路基板に対する接続に関して改善された接続特性を備える集積回路装置を得ることにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、電子キャリアを備えるパッケージのより信頼性のある接続を可能にする集積回路装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、これらの目的は、請求項１の特徴部分に記載の技術的手法によって達成される。パッケージサイズは、主に、パッケージにおける接点パッド（しばしば接点ピンとも称される）の各列における接点パッドの個数によって決まる。本発明によれば、タイバーのうち１個を付加的な接点パッドとして置き換えることにより、各列における接点パッドの個数を減らすことができる。通常、パッケージ（例えば米国特許第６，２２９，２００号明細書に記載のようなパッケージを参照）は、ダイ取付パッドから延び、製造の第１段階においてリードフレームマトリクスに接続される４個のタイバーを有する。リードフレームマトリクスは、複数個の接点パッドおよびダイ取付パッドを集積するものであり、長い縦列状態にして大量生産する。タイバーの機能は、製造プロセスにおけるいわゆる切り分け工程まで前記ダイ取付パッド支持することにあり、この切り分け工程において、個々のパッケージがリードフレームマトリクスから分離される。本発明は、残存するタイバーによる支持機能を喪失することなくタイバーの個数を減らすことができるという洞察に基づく。
【００１１】
付加的な接点パッドは、電子キャリア、例えばプリント回路基板に対する接続に関して改善した接続特性をもたらす。一方で、本発明は、接点パッドが所定個数である場合に、より小さいパッケージ寸法を可能にするといえる。他方で、所定パッケージ寸法である場合に、より多くの接点パッドを設けることができる。特に、本発明に関係するタイプのパッケージでは、利用可能な接点パッドの個数として、例えば±１０と±１００との間の何れかの個数を自由には選択できず、段階的にのみ選択できる。６×６ｍｍパッケージは４８個のピン、７×７ｍｍパッケージは５６個のピン、８×８ｍｍパッケージは６４個のピンを有する。しかし、本発明によれば、これを中間サイズにすることができ、例えば６×６ｍｍパッケージには、５１個までのピンを収容できる。したがって、５０個のボンディングパッドを備えるチップに対し、従来技術で必要だった７×７ｍｍパッケージに代えて、６×６ｍｍパッケージを使用できる。
【００１２】
付加的な接点パッドによる他の恩恵としては、パッケージの電子キャリアに対する接続中に、付加的な接点パッドがより信頼性のある接続を可能にすることがある。これは、付加的な接点パッドが、通常の２列の接点パッドに加えて、パッケージのコーナー近傍に配置されるという事実に起因する。この種のパッケージ、特にＱＦＮパッケージは、キャリア、例えばプリント回路基板にはんだ付けする際の反りを生じ易いことが観測されている。これは、温度サイクル作用の結果生じる。特に、コーナーは屈曲し易い。結果として、コーナーに隣接する接点パッドに対するはんだ接続に欠陥を生ずることがあり、この場合寿命が短くなる。コーナーに配置した付加的な接点パッドは、コーナー相互間の機械的な強固な連結をもたらすとともに、反りに対するバリアとなる。この効果は、特に、これらコーナーにおける接点パッドが、少なくとも部分的に半径方向、例えばパッケージのコーナーから中心に向かうライン上に指向する場合にもたらされる。さらに、コーナーにおけるパッドは、より大きい寸法にできる。したがって、好ましい位置に付加的な接続ポイント（接点）を形成でき、結果として、電子キャリアに対する接続の信頼性が一層高まる。
【００１３】
付加的な接点パッドは、製造プロセスにおいて、例えばタイバーとダイ取付パッドとの間における接続を途切れさせることによって形成できる。しかし、好適には、タイバーのうち１個を変更する必要ないよう、付加的な接点パッドを対応するリードフレームマトリクスの設計に予め組み込む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のある好適な実施形態では、カプセル封入体の部分を、付加的な接点パッドの外側端縁とパッケージの対応するコーナーとの間に配置する。この手法により、リードフレームから個々のパッケージを切り分ける（シンギュレーション）際に、この外側端縁に、バリが生ずるのを防止する。パッケージのコーナーと、付加的な接点パッドの外側端縁との間における封入材料を少量残すことにより、コーナー領域における切り分けが封入材料内でのみ起こる。このようなバリがあると、パッケージと電子キャリアとの接続を悪化させることが知られている。このようなバリは、テストおよび組み立て工程における取り扱いをも困難にする。
【００１５】
本発明の他の好適な実施形態は、２個のタイバーを前記付加的な接点パッドと置き換え、またダイ取付パッドからパッケージの対角線上両側のコーナーに向かって延びる２個のタイバーを残すことによって形成した２個の付加的な接点パッドを設ける。これにより、２個の付加的な接点パッドがもたらされ、列に配置された通常の接点パッドの個数をさらに減らすことが可能になる。さらに、ダイ取付パッドからパッケージの対角線上両側のコーナーに向かって延びる２個のタイバーは、パッケージの製造中、ダイ取付パッドを充分に支持する。この実施形態によるパッケージを電子キャリアに接続したときに、２個の付加的な接続ポイント（接点）の存在により、パッケージの反りが防止され、または少なくとも減少するという付加的な利点がある。パッケージと電子キャリア領域との間の反りは、異なるコンポーネント間、例えばパッケージとプリント回路基板との間の線熱膨張率に違いがある、ある種の電子装置に起こる熱サイクルのために生じる。付加的な接続ポイント（接点）は、電子キャリアに接続したパッケージの反りを防止するという点で有利であり、この反りは線熱膨張率の違いによって引き起こされる。パッケージの対角線上にある対向する２個のコーナー近傍に配置した２個の付加的な接続ポイント（接点）により、パッケージと電子キャリアとの間の反りの危険が減少する。他方で、通常のタイバーは、この点に関していかなる付加的な接続ポイント（接点）も生じない。
【００１６】
本発明の他の好適な実施形態では、付加的な接点パッドと、隣接する接点パッドとの間の距離を、ある列における隣接する接点パッド相互間の距離に少なくとも等しくする。この手法によって、付加的な接点パッドおよび隣接するパッドのそれぞれに配置されるはんだ隆起部（バンプ）または他の種類の接点材料が、パッケージを電子キャリアに接続する間に、不慮に相互接続する危険が減少する。このような不慮の相互接続は、望ましくない短絡を引き起こす場合がある。
【００１７】
本発明のさらに他の有利な実施形態では、付加的な接点パッドの露出した底面を、ある列における接点パッドの露出した底面よりも大きくする。これは、接点パッドと電子キャリアとの間における接続の信頼性を改善するので有利である。本発明によるパッケージの製造に適合するリードフレームが所定外形である場合、通常のボンドパッドよりも大きな付加的なボンドパッドを形成するのに充分な空間が存在する。
【００１８】
本発明によると、電気接続部に、ボンディングパッドと接点パッドとの間、および／またはボンディングパッドとダイ取付パッドとの間を結合するワイヤを設けると有利である。ワイヤボンディングは、パッケージにおいて電気的接続を行うよく知られており、かつ信頼できる方法である。
【００１９】
以下に、添付の図面につき本発明をさらに説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、露出した底面（非ハッチング領域）、カプセル封入材料で充填した部分（右上がりハッチング領域）、および半（ハーフ）エッチングした部分（右下がりハッチング領域）をそれぞれ線図的に示す。後者双方の部分は、通常、底面を覗いても見ることができない（その代わりカプセル封入材料が見える）。図２はパッケージの半分の断面のみを示すが、これは、パッケージが線Ａ‐Ａ′に関して対称だからである。
【００２１】
図１および２に、ほぼ長方形形状を有する半導体装置パッケージ１０を示す。パッケージは、頂面１４および露出した底面１６を備えるダイ取付パッド１２と、ダイ取付パッド１２からパッケージの対角線上にあるコーナーに向かって延びる４個のタイバー１８と、パッケージの長方形形状に対応させて４列にして設けた複数個の接点パッド２６１〜２６ｎとを有する。さらに（図２参照）、パッケージ１０は、ダイ取付パッドの頂面１４に取り付け、この頂面１４に形成したボンディングパッド４４を備える半導体ダイ２０、およびボンディングパッド４４のうち選択されたボンディングパッドと接点パッド２６１〜２６ｎのうち対応する接点パッドとの間を接続する複数個の電気接続部２２，２４を有する。カプセル封入体２８は、半導体ダイ２０、ダイ取付パッド１２の頂面１４、電気接続部２２，２４、タイバー１８の頂面および接点パッドの頂面をカプセル封入し、ダイ取付パッド１２の底面１６および接点パッドの底面は露出させたままにする。
【００２２】
図１に示すように、２個のタイバーを（４個のタイバーを備える通常のパッケージに対して）２個の付加的な接点パッドと置き換えることによって、２個の付加的な接点パッド３０を形成する。図１に示す好適な実施例では、２個のタイバー１８は、パッケージの製造中にダイ取付パッドのための必要な支持体として存在する。本発明によれば、３個の付加的な接点パッドを設け、１個のタイバーのみを残すことができる。代案として、１個のタイバーのみを置き換え、したがって３個のタイバーを残すこともできる。
【００２３】
付加的な接点パッド３０によって、それぞれの列における接点パッドの数を減らすことができる。パッケージの寸法は主に列における接点パッドの個数で決まるので、付加的な接点パッド３０によってより小さい寸法、従ってより安価なパッケージが可能になる。あるいは、ある所要のパッケージ寸法に対し、パッケージの接点パッドの個数を増やすことができる。ダイ取付パッド１２、タイバー１８、および接点パッド３０、２６１〜２６ｎは、すべて導電性材料から製造する（以下に記載のリードフレームの典型的な設計フローを参照）。
【００２４】
電子接続部を形成する前に、接点パッド２６１〜２６ｎは、接点パッド相互に、およびダイ取付パッド１２から電気的に絶縁する。
【００２５】
図２は、電気接続部２２，２４をより詳細に示す。これら電気接続部は、半導体ダイ２０のボンディングパッド４４と、ダイ取付パッド１２または付加的な接点パッド３０との間に形成するワイヤボンディングにより構成する。図１および２には示さないが、論理的には、ボンディングパッド４４と通常の接点パッド２６１〜２６ｎとの間にもワイヤボンディングが存在する。
【００２６】
さらに、図２は、それぞれの付加的な接点パッド３０が、露出した底面４２と、ワイヤボンディング部分３６と、電子キャリア（図示せず）に対して信頼性のある接続を行う接続部分３８とを有することを示す。ダイ取付パッドに直接隣接するワイヤボンディング部分３６は、電気接続部（ワイヤ）２２（図２参照）の長さを短くするのに必要である。もしワイヤの長さが長すぎれば、接触抵抗が大きくなりすぎる。部分３６，３８間に、ハーフエッチング部分４８を設ける。他のハーフエッチング部分４６をワイヤボンディング部分３６の逆側に設ける。ダイ取付パッド１２にも、ハーフエッチング部分５０を設ける。
【００２７】
カプセル封入体の部分３２を、接点パッド３０の外側端縁とパッケージのコーナーとの間に配置する（図１および２の双方を参照）。部分３２は、切り分け工程中に、コーナー領域におけるいかなる切断も充填材料の内でのみなされることを保証し、これにより、接点パッドの外側端縁に、バリが生ずるのを防止する。このようなバリは、パッケージと電子キャリアとの接続を悪化させることが知られている。
【００２８】
図１に、付加的な接点パッド３０と隣接する接点パッドとの間の最小距離ｄ１ 、および一つの列における隣接する接点パッド相互間の距離ｄ２ を示す。
【００２９】
距離ｄ１ は少なくとも距離ｄ２ と等しくなければならず、これによって、付加的な接点パッドおよび隣接するパッドのそれぞれに配置される、はんだバンプ（隆起部）または他の種類の接点材料が、パッケージの電子キャリアに対する接続中に不慮に相互接続する危険性を減少する。
【００３０】
図１には示さないものの、付加的な接点パッド３０の露出した底面の領域が、通常の接点パッドの領域よりも大きいと好適である。これによって、接点パッドとその下側にくる電子キャリアとの間における接続の信頼性を向上させる。図１には、付加的な接点パッド３０の部分５２を示し、この部分は、この点に関して付加的な接続ポイント（接点）をもたらす。良好な接続を行うため、部分５２は、実際に、できるだけ大きく形成し、この場合、前段落で説明したような隣接する接点パッドとの間における距離に関する条件内とする。この点に関して、部分５２は、ほぼ長方形形状にすると好適である。双方のタイバーにも、露出した付加的な接続ポイント（接点）として作用できる部分５４を有する。しかし、好適には、部分５２のみを、パッケージを電子キャリアに接続する際の付加的な接続ポイント（接点）として使用する。付加的な接続ポイント（接点）は、電子キャリアに接続するパッケージの反りを防止するという点で有利であり、この反りは線熱膨張率の違いによって引き起こされる。
【実施例２】
【００３１】
図３は、本発明の他の実施例による半導体装置パッケージの底面の線図的説明図を示す。図１および２に示す２個の付加的な接点パッド３０および他のコンポーネントの他に、ダイ取付パッド１２と接点パッドの対応する列との間に配置した２個の細条部６０が見える。各細条部は、列における少なくとも１個の接点パッドに接続した側方部分６２を少なくとも１個有する。この細条部によって、半導体ダイ２０の種々の位置に配置した、細条部に隣接するボンディングパッドを、例えばワイヤ２２によってその細条部に接続することができる。側方部分６２を介して、このような接続を対応する接点パッドにすべて直接結合することができる。これは、導体ダイ２０の種々の位置にあるボンディングパッド４４を、１個の接点パッドのみに直接接続することを意味し、こうしない場合、このボンディングパッドは対応する列におけるいくつかの接点パッドに接続させる必要がある。結果として、細条部６２は、接点パッドの個数を減少し、したがってパッケージ寸法と費用が節約される。
【００３２】
図３に示す実施例によれば、５０個の接点パッドを設けた６×６mmのパッケージを使用できることが分かったのに対し、通常は５６個の接点パッドを設けた７×７ｍｍのパッケージが同一の半導体ダイに必要であった。５０個の接点パッドという数は、通常４×１２＝４８個の接点パッドを含むパッケージの２つのコーナーに、２個の付加的な接点パッドを配置することより得ることができる。
【００３３】
典型的には、本発明によるパッケージのための接点パッドの総数は１０〜１００個の間であり、好適には３０〜７０個の間である。１個の半導体ダイのみを有する場合を説明しているが、本発明によるパッケージは、いわゆるチップ・オン・チップパッケージ（例えば、国際公開第２００４／０５７６６８号に記載のようなパッケージ）に極めて適している。このようなチップ・オン・チップパッケージでは、ダイのボンディングパッドから接点パッドへの接続は、ある実施例では、ボンディングパッドから第２チップへの第１接続、第２チップでの内部接続、およびチップから接点パッドへの第２接続によって構成される。この実施例では、第２チップが、ダイパッド上の半導体ダイよりも大きな表面積を有する。第２チップとしては、集積回路、イメージセンサ、さらには受動チップ、例えば受動コンポーネントのネットワーク、またはボンディングパッドのうち選択した１個と接点パッドのうち対応する１個との間における複数の独立した部分回路、例えばＥＳＤ保護回路を有する周辺チップがある。１個または少数の半導体ダイよりも多くのコンポーネントを有するパッケージ（システム・イン・パッケージ）も本発明の恩恵を受けるであろう。
【００３４】
本発明によるパッケージは、電力管理半導体用パッケージ、またはより一般的に言えば、比較的多量の熱を発生する半導体としても応用できる。
【００３５】
典型的には、本発明はいわゆるＱＦＮ（クワッド、フラット、リードなし）パッケージに適している。しばしば、このようなパッケージは、ＨＶＱＦＮ、ＭＬＦ、ＬＰＣＣ、ＤＱＦＮまたはＭＣＰパッケージと称される。しかし、本発明は、いわゆるＱＦＰパッケージにも適用できる。この場合、付加的な接点パッドは、パッケージのコーナーから延びる付加的なリードとなる。
【００３６】
図示しないものの、本発明の実施例におけるリードフレームデザインの典型的な設計フローは、以下のように要約される。まず、適切寸法決めした金属（代表的には銅）の帯状体を設ける。そして、第１の適切にパターン形成したマスクを使用して、帯状体の頂面および底面の双方をエッチングし、タイバー、取付パッドおよび本発明の細条部を含むリードフレームの基本的な画定を行う。第２の適切にパターン形成したマスクを使用して、銅製の帯状体の底面をハーフエッチングする。適切にパターン形成した帯状体を、ニッケルパラジウムＮｉＰｄ保護層でめっきする。つぎに、パターン形成した帯状体、すなわちリードフレームを支持テープに取り付ける。リードフレームを画定および準備した後に、以下の手順で半導体装置パッケージを製造できる。すなわち、半導体ダイをダイ取付パッドに取り付け、適切なワイヤ結合を行い、リードフレームおよび半導体ダイの周囲に適切にカプセル封入体を成形し、最終的に、得られた複数のパッケージ化された半導体装置を、リードルフレームを正確に切断または打ち抜きによって、帯状体から個別に切り分ける。
【００３７】
上述の実施例は、本発明を限定するものではなく説明のためのものであり、当業者であれば、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、多くの代替的な実施例を設計できることに留意されたい。特許請求の範囲において、カッコ内のいずれの参照符号も、特許請求の範囲を制限するものではない。「有する・備える」という動詞およびその活用形は、特許請求の範囲および明細書全体のいずれかに列挙した要素または工程以外のそれの存在を排除するものではない。要素の単数形による参照は、複数のそのような要素に対する参照を排除するわけではなく、また逆についても同じである。本明細書中に使用する用語「ハーフエッチング」、一般に、厚みの約４０〜８５％、好適には４５％〜５５％を除去するエッチング処理を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好適な実施例による半導体装置パッケージの底面の線図的説明図である。
【図２】図１のＡ‐Ａ′線上（左側部分）の縦断面図である。
【図３】本発明の他の好適な実施例による半導体装置パッケージの底面の線図的説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2008532278.tif 000006
2008532278.tif 000007
2008532278.tif 000008