(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接続パッドを有するダイ（３０）と、
規定のコア径を持つ金属コア（１８）と、前記金属コアを被覆する規定の誘電体厚を持つ異なる組成の２以上の誘電体層（１６）と、前記誘電体層の上に被覆された外側金属層とをそれぞれ有する複数のリード線（１２，１４）と、
前記ダイ（３０）と前記複数のリード線（１２，１４）とを被覆するモールドコンパウンド（３５）に保持された少なくとも１つの金属コア（１８）に接続される少なくとも１つの第１の接続パッド（３４）と、
前記ダイ（３０）と前記複数のリード線（１２，１４）とを被覆するモールドコンパウンド（３５）に保持された少なくとも１つの金属コア（１８）に接続される少なくとも１つの第２の接続パッド（３３）と、
を備え、
前記第１の接続パッドは、第１の金属コア径の第１のリード線の金属コアに接続され、
前記第２の接続パッドは、第２の金属コア径の第２のリード線の金属コアに接続され、
前記第１の金属コア径と前記第２の金属コア径とは、異なり、
前記誘電体層は、前記複数のリード線で数が異なり、少なくとも１つのリード線の誘電体層の数が２以上であることを特徴とするダイパッケージ（１０）。
【請求項２】
前記第１の接続パッドは、第１の長さの第１のリード線の金属コアに接続され、
前記第２の接続パッドは、第２の長さの第２のリード線の金属コアに接続され、
前記第１の長さと前記第２の長さとは、好ましくは５０％以上異なっていることを特徴とする請求項１に記載のダイパッケージ。
【請求項３】
前記第１のリード線と前記第２のリード線とは、同等のインピーダンスを有し、または、それぞれが異なるインピーダンスを有することを特徴とする請求項１または２に記載のダイパッケージ。
【請求項４】
少なくとも１つの接地パッドを有し、前記外側金属層のうち少なくとも１つは前記接地パッドに接続される請求項１から３のいずれか一項に記載のダイパッケージ。
【請求項５】
前記複数のリード線のサブセットのインピーダンスが１０％以内であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のダイパッケージ。
【請求項６】
前記パッケージは、ダイ取り付け用の永久基板がないコアレスパッケージであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のダイパッケージ。
【請求項７】
１以上のダイを仮付けパッドを有する仮ワークピース上に配置するステップ（４０）と、
ワイヤボンディングを用いて前記ダイを前記仮付けパッドに接続するステップ（４１）であって、第１の接続パッドは、第１の金属コア径の第１のワイヤの金属コアに接続され、第２の接続パッドは、第２の金属コア径の第２のワイヤの金属コアに接続され、前記第１の金属コア径と前記第２の金属コア径は異なり、
前記第１のワイヤおよび前記第２のワイヤの金属コアを異なる組成の２層以上の誘電体で被覆するステップ（４２）と、
前記誘電体の被覆を金属被覆するステップ（４３）と、
前記ダイの組立品にオーバーモールドを施すステップ（４４）と、
前記仮ワークピースの少なくとも一部および／または前記オーバーモールドの少なくとも一部を除去して、プリント回路基板または別の基板に接続するために、取り付けられたパッドを露出するステップ（４５，４６）と、
を有する請求項１から６のいずれか一項に記載のダイパッケージ（１０）を製造する方法。
【請求項８】
前記仮ワークピースおよび／または前記オーバーモールドの少なくとも一部は、エッチング工程、研磨工程および／または磨き工程により除去される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
個々のダイとそれらに接続されたリード線は、シンギュレーションを施されて（４７）、プリント回路基板のような基板への接続に用いられる請求項７または８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の接続パッドを有する少なくとも１つのダイと、接続パッドから延出する複数のリード線とを有し、リード線が、規定のコア径の金属コアと、金属コアを被覆する規定の誘電体厚を持つ誘電体層をそれぞれ有するダイパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器およびコンポーネントは、日々、動作速度や、動作する周波数範囲が増大している。一般的な半導体パッケージタイプは、基板またはリードフレームの接続にワイヤボンドを使用しているが、電子機器のプリント回路基板（ＰＣＢ）への接続用として、二次レベル配線、ビア、基板またはパッケージトレース、半田ボール等に接続できる。
【０００３】
しかし、パッケージングは、特に基板がコストの高い材料、或いは精密ドリル加工、エッチングまたはビアの形成などを必要とする場合、高価になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の課題と欠点に鑑み、本発明の目的は、全体の製造コストを削減して容易に製造可能なダイパッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
当業者には周知の上記および他の目的は、ダイパッケージを対象とする本発明において達成され、本発明に係るダイパッケージは、複数の接続パッドを有するダイと、規定のコア径を持つ金属コアと、その金属コアを被覆する規定の誘電体厚を持つ異なる組成の２以上の誘電体層とを有する複数のリード線と、ダイと複数のリード線をカバーする成形化合物に保持され、第１のリード線の金属コアに接続される少なくとも１つの第１の接続パッドと、ダイと複数のリード線を被覆するモールドコンパウンドに保持され、第２のリード線の金属コアに接続される少なくとも１つの第２の接続パッドとを備えている。
【０００６】
ダイパッケージは、ダイ取り付け用の永久基板がない「コアレス」パッケージであることが好ましい。本発明に係るダイパッケージは、例えば半田ボールによってプリント回路基板または基板に接続することができる。
【０００７】
第１および／または第２の接続パッドは、それらがＰＣＢまたは基板に接続することができるように、接続パッドが露出される方法でモールドコンポーネントに保持される。言い換えると、接続パッドはダイ基板には支持されずにオーバーモールドコンパウンドに保持される。
【０００８】
第１の接続パッドは第１のリード線の金属コアに接続されてもよく、第２の接続パッドは第２のリード線の金属コアに接続されてもよく、第１のリード線は第２のリード線より長く、異なるコア径および／または異なる誘電体径を有する。
【０００９】
ダイパッケージはスタックドダイとして配置可能ないくつかのダイを有してもよい。さらに、リード線のうち少なくとも１つは、２以上のリード線の誘電体被覆の全体的または部分的溶着によって形成されたリボンリード線であってよい。
【００１０】
従属請求項は、本発明の効果的な実施形態に対応する。
【００１１】
さらに、本発明はダイパッケージの製造方法を対象とし、その製造方法は、１以上のダイを仮付けパッドを有する仮ワークピース上に配置するステップと、ワイヤボンディングを用いてダイを仮付けパッドに接続するステップと、ワイヤボンドの金属コアを異なる組成の２層以上の誘電体で被覆するステップと、ダイの組立品とリード線にオーバーモールドを施すステップと、仮ワークピースの少なくとも一部および／またはオーバーモールドの少なくとも一部を除去して、取り付けられたパッドを例えば半田ボールによってプリント回路基板または別の基板に接続するために、取り付けられたパッドを露出するステップとを有する。
【００１２】
製造方法は、図２に示される１以上の付加的な方法ステップをさらに有してもよい。
【００１３】
本発明により、「コアレス」半導体ダイパッケージを製造することができる。これらのダイパッケージは、製造中にダイと仮基板上のパッドとの間に取り付けられるリード線を有する。オーバーモールド後に、仮基板が除去されてリード線が付いたパッドを露出させる。リード線は、異なる組成の２層以上の誘電体で被覆された金属コアを有する。好ましくは、リード線は、接地パッドに取り付けられる金属被覆された外側層をさらに有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】コアレスパッケージの誘電体および金属を被覆したリード線を示す図である。
【図２】コアレスパッケージの製造方法の１つの実施形態を示す図である。
【図３】図１および図２に関連する実施形態において有効な外側が接地接続された金属被覆を有する誘電体被覆されたリード線の製造方法手順を示す図である。
【図４】外側が接地接続された金属被覆を有する誘電体被覆リード線の製造のサブトラクティブ法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、ダイ取り付け用の永久基板がない「コアレス」パッケージ１０を構築することができる。このような半導体ダイパッケージングシステムは、金属コア１８の上に誘電体層１６が被覆され、さらに誘電体層１６の上に外側金属層２０が被覆されたリード線１２、１４を有するように形成される。製造中に、外側金属層２０は接地パッド２２に取り付けられる。リード線１２、１４は、信号、電力またはダイ３０によって求められる他の機能性のための多重接続パッドを含みうるダイ３０に取り付けられる。説明される実施形態において、ダイ３０は永久基板に取り付けられる必要はない。リード線１２、１４は導電パッド３３、３４に接続できるが、他方で導電パッドはプリント回路基板またはその他の基板に、半田ボール３２、金バンプ、またはその他の適切な配線で取り付けられうる。図示のように、リード線１２、１４はエポキシまたはその他のモールドパッケージングコンパウンドによって包囲され、実質的に異なる長さを有していてよい。示された実施形態において、リード線は、長さは異なっているかも知れないが、リード線の構造により実質的に同じインピーダンスを有している。しかし、別の実施形態において、リード線は別個に異なるインピーダンスを有するように構築することができる。例えば、その長さに沿って規定の直径の金属コアを持つリード線が、薄い誘電体層と導電性金属層で逐次被覆されてもよい。そのようなリード線は、結果として得られる低インピーダンスが電力垂下を減少させるため、電力の伝送に適している。代替的に、より厚い誘電体層を持つリード線は信号データの伝送により適している。特定の実施形態において、開示されるリード線構造の優れた電気的特性により、実質的に長さが異なるが同じコア径を持つリード線が、５０％以上異なる長さを持つにも拘らず、目標インピーダンスの１０％以内での実質的に同じインピーダンスを持ちうる。特定の実施形態において、リード線の差がさらに大きい場合もあり、２つのリード線が同じ断面構造とインピーダンスを有しているが、一方のリード線の長さは他方のリード線の１０倍である。さらに別の実施形態において、スタックドダイが想定され、また、リード線を形成する誘電体被覆の全体的または部分的溶着によって形成されたリボン接続も想定される。
【００１６】
図２は、図１に関連して説明したようなコアレスパッケージの製造の方法の一実施形態である。後に物理的に離型または除去、またはエッチングで、または化学的に取り除かれうるワークピースに、多数のダイが仮付け（４０）される。ワークピースは、各リード線の金属コアと外側金属接地層の両方の取り付けを支持するための仮付けパッドを有する。ワイヤボンディング（４１）を用いて仮付けパッドにダイを接続し、次に、金属コアの誘電体被覆（４２）が行われる。誘電体層は金属被覆され（４３）、同時に接地パッドへの接続が形成され、多重ダイ組立品およびリード線全体がオーバーモールドを施される（４４）。オーバーモールドの硬化後、仮ワークピースが除去され（４５）、オーバーモールドは、リード線が付いたパッドをより良く露出するために、エッチングまたは、研磨または磨きをかけられて除去することができる（４６）。個々のダイとそれらの接続されたリード線はシンギュレーションを経て、半田ボールや、プリント回路基板（ＰＣＢ）または他の基板（４７）への別の接続に備えられる。
【００１７】
一般に、薄い誘電体層は電力線用に適合する低インピーダンスを提供し、厚い誘電体層は、信号の伝送品質のために好適で、外側の金属層は同じ接地に接続される。コア径と誘電体厚の組み合わせが可能であり、２以上のインピーダンスを達成するために、一連のそのようなステップが実行されてもよいことに留意されたい。特定の実施形態において、電力処理能力を増加させ、電力線温度を下げ、および／または、接地電位の変動または電力低下を悪化させることになる電源および接地線へのインダクタンスをさらに減少させるために、電力線に大径のコアを備えることが望ましい。３以上の異なる誘電体厚を有するリード線を備えることが多くのパッケージに効果的であるため、中間厚さの誘電体層も有効である。電力伝導を最大化するために、中間の誘電体厚を有するリード線を使用して、実質的に異なるインピーダンスの負荷を電源に接続する。例えば、１０オームの電源が２０オームのリード線で４０オームの負荷に接続されてもよい。さらに、誘電体のコストが高くなることがあるため、リセット等の重大な状態が少ない状態で、電力リード線より厚みが大きいが（中間）より小さい厚みの誘電体層でリード線を被覆できる状態で、厚い誘電体を用いて、重要な信号経路と重要な信号リード線とを相互接続してもよい。これは、誘電体被覆の材料コストと時間を削減するために有効である。
【００１８】
各リード線の所望の特定インピーダンス値を達成するために、ワイヤボンド直径と組み合わせて、誘電体被覆の厳密な厚さを選択することができる。
【００１９】
【数１】
0006457505.tif 000002
【００２０】
同軸線の特性のインピーダンスが式（１）に表されており、式（１）において、Ｌはユニット長ごとのインダクタンスであり、Ｃはユニット長ごとの静電容量であり、ａはボンドワイヤの直径であり、ｂは誘電体の外径であり、εΓは同軸誘電体の比誘電率である。
【００２１】
図３に示されるように、一実施形態において、外側の接地接続された金属被覆を有する誘電体被覆リード線の製造は、以下のステップを用いて進行できる。接続パッドが、ダイおよび基板上で洗浄され（５０）、ワイヤボンダを用いてダイが接続パッドに接続される（５１）。任意で、第２の直径のワイヤ（電力接続に適した、より大径のワイヤ）が取り付けられてもよいし（５２）、選択的な被覆を可能にするためにダイの領域がマスキングされる（５３）か、または、保護されてもよい。同一または異なる組成の誘電体の１以上の層を被覆する（５４）ことができ、次の誘電体被覆ステップで被覆された接地接続へのアクセスを可能にするために、選択的に誘電体部分に対してレーザーまたはサーマルアブレーションまたは化学的除去が行われる（５５）。いくつかの実施形態では接地ビアの必要性を排除することができるため、このステップは任意である。厚さ値（Ｅｒの関数）への周波数依存性は、容量カップリングによる接地確立を可能にするため、これは高周波数で稼動するダイに適する。次に、金属被覆が行われ（５７）、リード線の最外金属被覆層を形成する金属層で誘電体を被覆し、同時にリード線を接地接続する。このプロセス全体を多数回繰り返してもよく（５８）、それは、選択可能な被覆技法を用いる実施形態には有効であり、また、多数のダイまたは複雑かつ異なるインピーダンスのリード線をサポートしている実施形態では特に有効である。最終ステップにおいて、非キャビティパッケージに関しては、リード線を封止するためにオーバーモールドを使用することができる（５９）。別の実施形態および付加的または変形例の方法ステップは、米国特許出願公開第２０１２００６６８９４号明細書および米国特許第６，７７０，８２２号明細書にも記載されており、それらの開示を参照して用いてもよい。
【００２２】
特定の実施形態において、説明されたプロセスへの変更および追加が可能である。例えば、誘電体の共形被覆は、化学的（電気泳動）、機械的（表面張力）、触媒（プライマー）、電磁（ＵＶ、ＩＲ）、電子線、その他適切な技法によって達成することができる。電気泳動ポリマーは、それらがプロセスパラメータを調整することにより、および／または電気泳動塗布液に単純に添加剤、濃度、化学的、熱的またはタイミングの変更を施すことによって容易に厳密な厚さに被覆できる自己抑制反応に依存するため、特に有利である。
【００２３】
別の実施形態において、誘電体を予備被覆したボンドワイヤを用いてリード線を形成してもよい。市販の被覆ワイヤは、例えば５０オームのリード線を製造するために必要な誘電体厚よりも典型的に薄いため、所望のインピーダンスを設定するために誘電体厚を増加さて、上記に説明した誘電体被覆ステップを用いることができる。これらの予備被覆ワイヤの使用は、同軸リード線を形成するために必要な他のプロセスステップを単純化し、必要な被覆誘電体のより薄い層と、接地ビアを形成するためのより迅速な処理時間を可能にする。予備被覆ボンドワイヤは、空間が狭いまたは交差するリード線の短絡を防止するために使用することができる。特定の実施形態において、予備被覆ボンドワイヤは、選択的パターニング技法を可能にするために感光性材料で製造された誘電体を有していてもよい。
【００２４】
別の実施形態において、誘電性パリレンが使用することができる。パリレンとは、水分バリアおよび誘電体バリアとして使用され、多様な化学蒸着ポリ（ｐ−キシリレン）ポリマーの商標名である。パリレンは、修正パリレン被覆システムを用いた成長抑制縮合反応で形成することができるものであり、該システムにおいて、ダイ、基板およびリード線は感光板に整列し、それがＥＭ放射（ＩＲ、ＵＶまたはその他）を厳密に衝突させ、選択的な誘電体の成長速度を提供する。これが、コンタクトビア形成、パリレンのバルク除去等のプロセスの必要性を効果的に低減または排除できる。
【００２５】
パリレンおよびその他の誘電体は、酸素、水蒸気および熱が存在する場合、酸素切断による分解を受けることが知られている。損傷は、真に密封性の界面を形成できる３−５ミクロン厚さの薄膜層で優れた蒸気酸素バリアを形成する金属層によって制限することができる。代替的に、電気的、熱的または機械的要求により、金属が選択的に除去されている場合、または金属が特定領域に被覆していない場合、広範なポリマー系蒸気酸素バリアの使用が可能であり、中でもポリビニルアルコール（ＰＶＡ）は広範に使用される１つのポリマーである。これらのポリマーは、グロブトッピング処理、スクリーン印刷処理、ステンシル処理、ガントリー分配処理、酸素またはＨ２Ｏ蒸気環境に曝されるパリレン表面に噴霧処理されてもよい。有利には、蒸気バリアポリマーの使用は、使用しなければ高コストのパリレンまたは他の酸素感応物の極めて厚い層が必要とされるため、コスト削減戦略の一環となりうる。
【００２６】
理解されるように、説明した全ての方法ステップは、種々の選択可能な被覆技法の利点を享受する。選択可能な被覆は、物理的マスキング、指向性ポリマー蒸着、フォトレジスト法、または、被覆時に、金属コア、誘電体層またはその他の最外層において、異なる被覆厚さを保証する任意の他の適切な方法を用いてもよい。選択可能な被覆では、リード線の構築がアディティブ法で可能であるが、サブトラクティブ法も可能であり、サブトラクティブ法では、異なるインピーダンスの配線を形成するため誘電体または金属が除去される。例えば、１以上のダイが配置されたパッケージが、全パッケージとデバイスパッドの相互接続用に適宜ワイヤボンド接合されてもよい。ダイパッケージの製造に関するステップと構造を示す図４に関連して示されるように、誘電体被覆２００はワイヤボンド金属導体２０２の上に厚さＸ−Ａに被覆することができる（ステップＡ）が、Ａは二次配線インピーダンスに必要とされる誘電体の厚さである。二次インピーダンスのワイヤボンド誘電体は、例えばエッチングステップによって除去される（ステップＢ）ことができ、続いて第２の被覆２０４を被着し（ステップＣ）、それに続いて両配線の金属被覆２０６が行われる（ステップＤ）。このサブトラクティブ処理により、２つの異なるインピーダンスのワイヤボンドが作製される。
【００２７】
特に、本発明は、複数の接続パッドを有する少なくとも１つのダイと、規定のコア径の金属コアと、金属コアを被覆する、規定の誘電体厚を持つ誘電体層とを有する複数のリード線と、ダイと複数のリード線とを被覆するモールドコンパウンドに保持される、金属コアに接続される第１の接続パッドと、ダイと複数のリード線とを被覆するモールドコンパウンドに保持される、金属コアに接続される第２の接続パッドとを備えたダイパッケージを対象とする。
【００２８】
複数のリード線の金属コア径は直径が異なっていてもよい。
【００２９】
複数のリード線のサブセットのインピーダンスは１０％以内であってよい。
【００３０】
さらに、本発明は、上記ダイパッケージの製造方法および図２または他所に示された方法の選択されたステップに関する。
【図１】
0006457505.tif 000003
【図２】
0006457505.tif 000004
【図３】
0006457505.tif 000005
【図４】
0006457505.tif 000006