(57)【要約】【課題】リードフレームに合わせた的確なチップサイズ、ボンディングパッド座標およびワイヤボンディング座標を、チップサイズ、入出力セルの形状、ピン配置を考慮して自動的に抽出できる自動設計装置を得る。【解決手段】使用者が設計情報を入力すると、レイアウトデータ作成部１２は設計情報に基づいて設計可能な最小のチップサイズになるように入出力セルを隣接配置してレイアウトデータを作成する。自動ワイヤリング部１３はレイアウトデータに基づいて、半導体チップのパッド部とリードフレームのボンディング部との間を仮想的に配線し、デザインルールチェック部１４がルールチェックを行う。チェック結果がエラーの場合はボンディング座標を変更し、パッド間隔を調整する。エラーでなければ配置情報とチップサイズを出力し、チップサイズが所望のサイズ以上であれば処理終了、所望のサイズより小さければチップサイズを拡大させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
適用されるデザインルールを満たすように所定のリードフレームと半導体チップのボンディングパッドとを配置して前記リードフレームと前記ボンディングパッドとの間をボンディングワイヤで配線するための設計を行う自動設計装置において、
前記リードフレームのフレームデータ、前記ボンディングパッドの数および形状、半導体チップの入出力セルの形状およびサイズに基づいて前記ボンディングパッドの配置を決定すると共に半導体チップの適切なサイズを取得する配置手段と、
前記配置に従ってボンディングワイヤが配線されるリードフレーム側のワイヤボンディング座標が前記デザインルールを満たさない場合に、前記リードフレームのボンディングワイヤ配線可能領域の範囲内で前記ワイヤボンディング座標を変更する座標変更手段と、
前記座標変更手段による変更を反映させた配置において前記デザインルールを満たさないボンディングパッドを抽出し、当該ボンディングパッドの間隔をどのくらい拡大する必要があるかを計算するパッド間隔計算手段とを備え、
前記配置手段が、前記パッド間隔計算手段の計算結果に基づいてボンディングパッド間隔を変更し、変更したボンディングパッド間隔に基づいてチップサイズを調整してボンディングパッドの配置を決定することを特徴とする自動設計装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体集積回路製造のアセンブリ工程で使用されるワイヤボンディング図面を作成し、ワイヤボンディング時に厳守しなければならないデザインルールを満たすボンディングパッド配置、ワイヤボンディング座標、チップサイズを決定する自動設計装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路のパッド位置を決定する際には、チップサイズ、ボンディングパッドの数と形状、入出力セルのサイズと形状、使用するリードフレーム、使用するパッケージ、使用するウエハプロセスなどに依存する制約事項を考慮して決定する必要がある。
例えば、特許文献１には、既存のリードフレームに合わせてボンディングパッドのボンディング点の位置を決定するために手動によりパッド位置、ボンディング座標を変動させてパッド位置とボンディング座標を決定するレイアウト編集装置が開示されている。
また、特許文献２には、半導体集積回路のパッド配置に合わせてリードフレームを設計する装置が開示されている。
さらに、特許文献３および特許文献４には、半導体集積回路のパッド配置可能領域を予め決められた計算方法で計算する装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２３３７６０号公報
【特許文献２】
特開平６−３２５１２７号公報
【特許文献３】
特開平６−２５２２０２号公報
【特許文献４】
特開平８−３４００１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の装置では、手動によりボンディングパッド位置、ボンディング座標を移動することによって当該ボンディングパッド位置とボンディング座標を決定する必要があり、ワイヤリングルールを満たす的確なボンディングパッド位置とチップサイズを求めるためにパッドの配置や移動、リードフレーム側のボンディング座標の移動、ルールチェックの繰り返しを手動で何度も行わなければならないという課題があった。
また、特許文献２の装置では、半導体集積回路ごとにリードフレームを設計、製造する必要があり、コストおよび製造工程が多くかかってしまうという課題があった。
【０００５】
さらに、特許文献３および特許文献４の装置でも、手動でチップサイズを決定してボンディングパッドを配置し、ボンディングパッド座標とリードフレーム側のボンディング座標も手動で変動させて決定しなければならないという課題があった。
また、上記いずれの装置でも、チップサイズ、入出力セルの形状、ピン配置は考慮せずに設計を行っているため、チップのレイアウトに制約を与えてしまうという課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、リードフレームに合わせた的確なチップサイズ、ボンディングパッド座標およびワイヤボンディング座標を、チップサイズ、入出力セルの形状、ピン配置を考慮して自動的に抽出できる自動設計装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る自動設計装置は、リードフレームのフレームデータ、ボンディングパッドの数および形状、半導体チップの入出力セルの形状およびサイズに基づいてボンディングパッドの配置を決定すると共に半導体チップの適切なサイズを取得する配置手段と、前記配置に従ってボンディングワイヤが配線されたリードフレーム側のワイヤボンディング座標がデザインルールを満たさない場合に、リードフレームのボンディングワイヤ配線可能領域の範囲内でワイヤボンディング座標を変更する座標変更手段と、座標変更手段による変更を反映させた配置においてデザインルールを満たさないボンディングパッドを抽出し、当該ボンディングパッドの間隔をどのくらい拡大する必要があるかを計算するパッド間隔計算手段とを備え、配置手段が、パッド間隔計算手段の計算結果に基づいてボンディングパッド間隔を変更し、変更したボンディングパッド間隔に基づいてチップサイズを調整してボンディングパッドの配置を決定することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による自動設計装置のブロック図である。図１に示すように、自動設計装置１０は処理部１、リードフレーム記憶部２を備える。処理部１は、設計情報入力部１１、レイアウトデータ作成部（配置手段）１２、自動ワイヤリング部１３、デザインルールチェック部１４、ボンディング座標変更部（座標変更手段）１５、必要パッド間隔計算部（パッド間隔計算手段）１６、チップサイズ計算部１７、出力部１８を備える。リードフレーム記憶部２は、リードフレームに関するフレームデータを格納する。使用者は、自動設計装置１０に対してキーボード４またはマウス５を使用して入力動作を行うことができ、入力結果および出力結果がディスプレイ６に表示される。さらに、自動設計装置１０にはプリンタや他のレイアウト編集装置３が接続される。
【０００９】
処理部１の設計情報入力部１１は、使用者によって入力される設計情報を取得して、レイアウトデータ作成部１２に供給する。レイアウトデータ作成部１２は、設計情報入力部１１または必要パッド間隔計算部１６から取得した設計情報に基づいて、ボンディングパッドの配置図（レイアウトデータ）を作成する。自動ワイヤリング部１３は、レイアウトデータ作成部１２が作成したレイアウトデータに従って半導体チップのボンディングパッドとリードフレームとの間をボンディングワイヤで仮想的に配線し、レイアウトパターンを取得する。
【００１０】
デザインルールチェック部１４は、自動ワイヤリング部１３が配線したレイアウトパターンとデザインルールとを付き合わせ、当該レイアウトパターンがデザインルールを満たすか否かを判断する。デザインルールのチェック項目には、例えば、ワイヤの全長、半導体チップ上のワイヤ長、リードフレーム上のワイヤ長、リードフレームへのワイヤの進入角度等がある。ボンディング座標変更部１５は、デザインルールチェック部１４の結果がエラーであった場合に、ワイヤボンド可能な領域内でリードフレーム側のボンディング座標を変更する。必要パッド間隔計算部１６は、デザインルールを満たさないパッドについて、パッド間隔をどのくらい拡大する必要があるかを計算する。チップサイズ計算部１７はチップサイズの決定等を行う。出力部１８は、ボンディングパッドの座標、チップサイズ、入出力セルの座標、リードフレーム側のワイヤボンディング座標およびこれらの情報に基づいて生成するワイヤボンディング図面を出力する。出力形式は原則としてテキスト形式ファイルである。
【００１１】
図２は自動設計装置１０による処理手順を示すフローチャートである。図１と図２を参照して自動設計装置１０の動作について説明する。
本装置１０の使用者は、ディスプレイ６を参照してキーボード４またはマウス５の操作によって、所望のチップサイズ、ボンディングパッドの数と形状、入出力セルのサイズと形状、ピン配置の情報を入力する。また、使用者は所望のリードフレームのフレームデータをディスプレイを参照してリードフレーム記憶部２から選択する（ステップＳＴ１００）。使用者によって入力された情報を処理部１の設計情報入力部１１が取得し、レイアウトデータ作成部１２に供給する。レイアウトデータ作成部１２は、取得したピン配置、入出力セルのサイズと形状に従って、設計可能な最小のチップサイズになるように入出力セルを隣接配置し、このときのチップサイズ、ボンディングパッドの座標、入出力セルの座標、ワイヤボンディング座標を取得してレイアウトデータを作成する（ステップＳＴ１０１）。
【００１２】
続いて、自動ワイヤリング部１３が前記レイアウトデータに基づいて、半導体チップのボンディングパッド部とリードフレームのボンディング部とを仮想的に配線する（ステップＳＴ１０２）。続いて、デザインルールチェック部１４がこの配線についてデザインルールチェックを行う（ステップＳＴ１０３）。ルールチェックの結果がエラーでない場合、出力部１８が前記レイアウトデータ、すなわち設計可能な最小チップサイズでのチップサイズ、ボンディングパッドの座標、入出力セルの座標、ワイヤボンディング座標およびこれらの情報に基づいて生成するワイヤボンディング図面を出力する（ステップＳＴ１０４）。
【００１３】
続いて、チップサイズ計算部１７は、ステップＳＴ１００で入力された所望のチップサイズと、ステップＳＴ１０１で取得されたチップサイズとを比較する（ステップＳＴ１０５）。ステップＳＴ１０１で取得されたチップサイズが所望のチップサイズ以上である場合、ステップＳＴ１０４で出力されたワイヤボンディング図面を最適のものであるとして、処理を終了する。ステップＳＴ１０１で取得されたチップサイズが所望のチップサイズより小さい場合は、チップサイズ計算部１７は、使用されるウエハプロセスのデザインルールに規定されているチップサイズに関するルールに従って単位チップサイズ分チップサイズを拡大し、拡大されたチップサイズに基づいてパッド間隔を拡大する（ステップＳＴ１０６）。続いてステップＳＴ１０２に戻り、拡大したチップサイズとパッド間隔に基づいて自動ワイヤリング部１３が再度仮想的に配線を行う。以下、同様にデザインルールチェックを行い、チェック結果によって分岐する。チェック結果がエラーでない場合、ステップＳＴ１０４で出力されるファイルはすでに存在するファイルに上書きされる。
【００１４】
ステップＳＴ１０３においてデザインルールチェックの結果がエラーである場合、ボンディング座標変更部１５が、リードフレームのボンディングワイヤ配線可能領域の範囲内でボンディング座標を変更する（ステップＳＴ１０７）。例えば、ステップＳＴ１０２で決定された座標を起点として０．１ｍｍ単位でＸ軸方向とＹ軸方向に座標を変更してもよい。続いて、デザインルールチェック部１４が変更された座標を反映させたレイアウトデータについてデザインルールチェックを行い（ステップＳＴ１０８）、結果がエラーでない場合はステップＳＴ１０４に分岐する。エラーである場合、必要パッド間隔計算部１６がデザインルールを満たすパッドと満たさないパッドとを識別する（ステップＳＴ１０９）。すべてのパッドがデザインルールを満たさない場合、このチップサイズではワイヤボンディングは不可能であると判断される。このとき、必要パッド間隔計算部１６はデザインルールを満たさないパッドの各々の間隔をデザインルールを満たすようにするためにあとどのくらい拡大する必要があるかを計算し、さらに縦方向に拡大する長さと横方向に拡大する長さの合計をそれぞれ計算する（ステップＳＴ１１１）。この拡大する長さの合計がチップサイズの増分となる。
【００１５】
続いて、レイアウトデータ作成部１２が、ステップＳＴ１１１で計算された結果に基づいてパッド間隔とチップサイズとを拡大してレイアウトデータを作成し（ステップＳＴ１１３）、自動ワイヤリング部１３が、前記配置図に従って配線する（ステップＳＴ１１５）。続いて、デザインルールチェック部１４がデザインルールチェックを行い（ステップＳＴ１１６）、結果がエラーでなければステップＳＴ１０４に、エラーであればステップＳＴ１０７に戻る。
【００１６】
ステップＳＴ１０９において、デザインルールを満たすパッドがある場合、必要パッド間隔計算部１６はデザインルールを満たさないパッドについて、デザインルールを満たすようにするためにパッドの各々の間隔をあとどのぐらい拡大する必要があるかを計算し、さらに縦方向に拡大する長さと横方向に拡大する長さの合計をそれぞれ計算する（ステップＳＴ１１０）。この拡大する長さの合計がチップサイズの増分となる。続いて、チップサイズ計算部１７はこの時点でのチップサイズの範囲内で、ステップＳＴ１１０で計算した結果を満たすようにパッド間隔を拡大することが可能か否かを判断する（ステップＳＴ１１２）。不可能であればステップＳＴ１１３に進み、チップサイズおよびパッド間隔を拡大する。可能であれば、レイアウトデータ作成部１２がステップＳＴ１１０で計算した結果に基づいて、デザインルールを満たさないパッドの間隔を拡大し、デザインルールを満たすパッドの間隔を短縮してレイアウトデータを作成する（ステップＳＴ１１４）。続いて、自動ワイヤリング（ステップＳＴ１１５）、デザインルールチェック（ステップＳＴ１１６）を行い、チェック結果がエラーであればステップＳＴ１０７に、エラーでなければステップＳＴ１０４に戻る。
【００１７】
以上のように、ボンディングパッドの座標、入出力セルの座標、ワイヤボンディング座標がデザインルールを満たし、かつチップサイズが所望のサイズ以上になるまで、チップサイズとパッド間隔を拡大させて仮想的な配線とデザインルールチェックとを繰り返す。
【００１８】
なお、ステップＳＴ１００で取得する設計情報は、使用者が設計情報入力部１１から入力するようにしてもよいし、他のレイアウト編集装置やレイアウト配置配線装置などから出力される共通のファイル形式の情報を入力するようにしてもよい。
また、ステップＳＴ１０１では、設計可能な最小のチップサイズになるように入出力セルを隣接配置してレイアウトデータを作成してもよいし、所望のチップサイズでレイアウトデータを作成してもよい。
また、ステップＳＴ１０６では、ウエハプロセスのデザインルールに規定されているチップサイズよりも大きいサイズを次の自動ワイヤリング（ＳＴステップ１０２）の試行に用いるサイズとして設定して本装置の処理時間を短縮できるようにしてもよい。
【００１９】
また、ステップＳＴ１０１およびステップＳＴ１１４では、パッド間隔を拡大または縮小させないパッドを指定できるようにしてもよい。
また、本装置の処理結果の出力形式はテキスト形式ファイルでもよいし、当該ファイルに基づく印刷でもよいし、あるいは他のレイアウト編集装置やレイアウト配置配線装置に使用可能な共通形式ファイルでもよい。
また、ステップＳＴ１０４で出力する情報の種類を使用者が取捨選択できるようにして、本装置の処理負荷の軽減、処理時間の短縮を図ってもよい。
また、ステップＳＴ１０４でピン配置情報を出力するようにしてもよい。
【００２０】
また、本装置を複数用意して、異なるリードフレーム情報とピン配置情報とをそれぞれステップＳＴ１００で入力し、ステップＳＴ１０４でそれぞれ出力されるチップサイズを比較して、最もコストパフォーマンスの良好な情報を最適レイアウトデータしてもよい。
【００２１】
さらに、ステップＳＴ１０４で一旦出力される複数の結果を上書きせずに保存しておき、保存された結果の中から使用者が１つ選択して、ステップＳＴ１００で入力できるようにしてもよい。
さらに、ステップＳＴ１０８およびステップＳＴ１１６のデザインルールチェックの前後で、グラフィカルインタフェースによって本装置の使用者がパッド位置またはリードフレーム側のワイヤボンディング座標の移動を手動で行う工程を設け、的確なワイヤボンディングを行えるようにしてもよい。
【００２２】
以上のように、この実施の形態１によれば、レイアウトデータ作成部１２が作成するレイアウトデータがデザインルールを満たし、かつチップサイズが所望のサイズ以上になるまで、ボンディング座標変更部１５、必要パッド間隔計算部１６、チップサイズ計算部１７がボンディングパッドの座標、パッド間隔、チップサイズを変更する処理を繰り返すようにしたので、使用者は所望のチップサイズで、かつデザインルールを満たすチップサイズ、ボンディングパッド座標、入出力セル座標、ワイヤボンディング座標を自動的に取得できる。したがって、本装置によってレイアウト設計者の負担を軽減し、製造工程の短縮を図ることができる効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、自動設計装置が、リードフレームのフレームデータ、ボンディングパッドの数および形状、半導体チップの入出力セルの形状およびサイズに基づいてボンディングパッドの配置を決定すると共に半導体チップの適切なサイズを取得する配置手段と、前記配置に従ってボンディングワイヤが配線されたリードフレーム側のワイヤボンディング座標がデザインルールを満たさない場合に、リードフレームのボンディングワイヤ配線可能領域の範囲内でワイヤボンディング座標を変更する座標変更手段と、座標変更手段による変更を反映させた配置においてデザインルールを満たさないボンディングパッドを抽出し、当該ボンディングパッドの間隔をどのくらい拡大する必要があるかを計算するパッド間隔計算手段とを備え、配置手段が、パッド間隔計算手段の計算結果に基づいてボンディングパッド間隔を変更し、変更したボンディングパッド間隔に基づいてチップサイズを調整してボンディングパッドの配置を決定するように構成したので、リードフレームに合わせた的確なチップサイズ、ボンディングパッドの座標、入出力セルの座標、ワイヤボンディング座標を、チップサイズ、入出力セルの形状、ピン配置を考慮した上で自動的に抽出でき、またこれによりレイアウト設計者の負担を軽減し、製造工程の短縮を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による自動設計装置のブロック図である。
【図２】同実施の形態１による自動設計装置の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  処理部、２  リードフレーム記憶部、３  プリンタまたは他のレイアウト装置、４  キーボード、５  マウス、６  ディスプレイ、１０  自動設計装置、１１  設計情報入力部、１２  レイアウトデータ作成部（配置手段）、１３  自動ワイヤリング部、１４  デザインルールチェック部、１５  ボンディング座標変更部（座標変更手段）、１６  必要パッド間隔計算部（パッド間隔計算手段）、１７  チップサイズ計算部、１８  出力部。
【図１】
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【図２】
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