(57)【要約】【課題】ワイヤ流れに起因したボンディングワイヤ相互間の接触を確実に回避しつつも、ボンディングパッドのピッチ間隔を極力狭めることができるようにして、信頼性を確保するとともに、装置全体の小型化を図ることができる半導体装置を提供する。【解決手段】ＩＣチップ１に形成されたボンディングパッド２とリードフレームのインナリード３との間がボンディングワイヤｗで結線される場合に、ＩＣチップ１のコーナー部近傍におけるボンディングパッド２の配列ピッチが、樹脂モールド時に生じるボンディングワイヤｗのワイヤ流れ量の大小に応じたピッチ間隔となるように設定されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップに形成されたボンディングパッドとリードフレームのインナリードとの間がボンディングワイヤで結線されている半導体装置において、上記ＩＣチップのコーナー部近傍におけるボンディングパッドの配列ピッチが、樹脂モールド時に生じる上記ボンディングワイヤのワイヤ流れ量の大小に応じたピッチ間隔となるように設定されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記ＩＣチップが樹脂モールドされてなるパッケージの対角線を境にして対角線近傍側から各辺に沿って３パッド分が上記ワイヤ流れ量を考慮したピッチ間隔調整対象として選定されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
ボンディングパッドとインナリードとの間を直線的に結線したときのボンディングワイヤの長さをＬ、樹脂モールド時に生じる上記ボンディングワイヤのワイヤ流れ量をＭ、ワイヤ流れ曲率をＮとし、Ｎ＝Ｍ／Ｌ×１００％と定義したとき、上記ピッチ間隔調整対象となるボンディングパッドについて、互いに隣接するボンディングパッド同士の上記ワイヤ流れ曲率の差が、対角線近傍側から各辺に沿って順次３．０％，２．５％，２．０％になるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に係り、特にはワイヤボンディングを行う場合のボンディングパッドの配列技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置は、リードフレームのダイパッド上にＩＣチップを搭載した後、ＩＣチップに形成されたボンディングパッドとリードフレームのインナリードとの間を金線等のボンディングワイヤで結線するワイヤボンディング工程、およびこの工程の後にチップ全体をモールド樹脂で封止するモールド工程などを経て組み立てられる（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、上記のように、ＩＣチップのボンディングパッドとインナリードとの間をボンディングワイヤで結線した後に樹脂モールドする場合、パッケージの側部に形成された樹脂注入口からモールド樹脂が注入される。その際、粘性抵抗の比較的大きいモールド樹脂がモールド用金型内に加圧状態で注入されるために、これに伴ってボンディングワイヤが樹脂が流れる方向に沿って幾分引き延ばされる現象が生じる。以下、この現象をワイヤ流れと称する。
【０００４】
このようなワイヤ流れは、図８（ａ）において図中矢印で示すように、ＩＣチップ１のコーナー部近傍で顕著であり、したがって、ワイヤ流れの量が大きいときには、互いに隣接するボンディングワイヤｗ同士が接触して電気的にショートするなどの不具合を生じる。
【０００５】
そのため、従来の半導体装置においては、図８（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１に形成されるボンディングパッド２の内、コーナー部近傍に形成されるものについは、ピッチ間隔を一律に１００μｍ以上に設定することで、ボンディングパッド２とインナリード３との間を結線するボンディングワイヤｗ同士が接触することを回避する対策が講じられている。
【０００６】
【非特許文献１】
（社）日本半導体製造装置協会編『半導体製造装置用語辞典』日刊工業新聞社発行、１９８７年１１月２０日、ｐ２９０−３０７
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術のように、ワイヤ流れに起因したボンディングワイヤｗ相互間の接触を回避するために、コーナー部近傍に形成されるボンディングパッドのピッチ間隔を一律に１００μｍ以上に設定する構成とした場合には、ＩＣチップ１の各辺の寸法が長くなり、半導体装置全体の小型化を十分に図ることができないという課題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、ワイヤ流れに起因したボンディングワイヤ相互間の接触を確実に回避しつつも、ボンディングパッドのピッチ間隔を極力狭めることができるようにして、信頼性を確保するとともに、装置全体の小型化を図ることができる半導体装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、ＩＣチップに形成されたボンディングパッドとリードフレームのインナリードとの間がボンディングワイヤで結線されている半導体装置において、次の構成を採用している。
【００１０】
すなわち、本発明に係る半導体装置は、上記ＩＣチップのコーナー部近傍におけるボンディングパッドの配列ピッチが、樹脂モールド時に生じる上記ボンディングワイヤのワイヤ流れ量の大小に応じたピッチ間隔となるように設定されていることを特徴としている。
【００１１】
これにより、ボンディングパッドとインナリードとの間をボンディングワイヤで結線した後に樹脂モールドする際にワイヤ流れが生じた場合でも、ボンディングワイヤ相互間の接触を確実に回避することができるとともに、ボンディングパッドのピッチ間隔を極力狭めることができるため、装置全体の小型化を図ることが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における半導体装置の要部を拡大して示す平面図である。
【００１３】
この実施の形態１の半導体装置は、ＩＣチップ１に形成されたボンディングパッド２とリードフレームのインナリード３との間が金線などのボンディングワイヤｗで結線されるとともに、ＩＣチップ１、ボンディングワイヤｗ、およびインナリード３が図示しないモールド樹脂で封止されている。
【００１４】
この実施の形態１の半導体装置の特徴として、ＩＣチップ１のコーナー部近傍におけるボンディングパッド２の配列ピッチが、樹脂モールド時に生じるボンディングワイヤｗのワイヤ流れ量の大小に応じたピッチ間隔となるように設定されている。
【００１５】
特に、ワイヤ流れは、ＩＣチップ１が樹脂モールドされたパッケージ外形の対角線Ａを境にして、この対角線Ａの近傍側から各辺に沿う各３つのパッド２に接続されるボンディングワイヤｗに関して特に大きくなるため、各辺の３パッド分のボンディングパッド２がピッチ間隔の調整に必要な対象として選定されている。
【００１６】
すなわち、いま、図２に示すように、ボンディングパッド２とインナリード３との間を略直線的に結線したときのボンディングワイヤｗの長さをＬ、樹脂モールド時に生じるボンディングワイヤｗのワイヤ流れ量をＭ、ワイヤ流れ曲率をＮとし、Ｎ＝Ｍ／Ｌ×１００（％）と定義したとき、互いに隣接するボンディングパッド２同士のワイヤ流れ曲率Ｎの差が、対角線Ａ近傍側から各辺に沿って順次３．０％，２．５％，２．０％になるように設定されている。
【００１７】
上記構成により、ボンディングパッド２とインナリード３との間をボンディングワイヤｗで結線した後に樹脂モールドする際にワイヤ流れが生じた場合でも、ボンディングワイヤｗ同士の接触を確実に回避することができる。また、ボンディングパッド２のピッチ間隔を極力狭めることができるため、装置全体の小型化を図ることが可能になる。
【００１８】
上記のように、ＩＣチップ１が樹脂モールドされてなるパッケージの対角線Ａから各辺に沿って互いに隣接するボンディングパッド同士のワイヤ流れ曲率の差Δが、順次３．０％，２．５％，２．０％になるように設定する根拠について、以下、具体的な実施例について説明する。
【００１９】
【実施例】
図３に示すように、樹脂モールドされたＩＣチップ１のコーナー部近傍における１０パッド分の各ボンディングパッド２（以下、各パッドを識別する必要があるときには符号Ｐ１〜Ｐ１０を付す）を調査対象として選定し、このときの各ボンディングパッドＰ１〜Ｐ１０におけるワイヤ流れ曲率Ｎを調べた結果を図４に示す。
【００２０】
また、図３において、互いに隣接するボンディングパッドがＰ１，Ｐ２である場合、各ボンディングパッドＰ１，Ｐ２に関するワイヤ流れ曲率を求めた結果がＮ１，Ｎ２であるとすると、互いに隣接するボンディングパッドＰ１，Ｐ２についてのワイヤ流れ曲率差Δは、Δ＝Ｎ１−Ｎ２となる。以下、同様にして、図３に示した互いに隣接する１０パッド分のボンディングパッドＰ１〜Ｐ１０に関してワイヤ流れ曲率差Δをそれぞれ求めて、そのばらつきを調べた結果を図５に示す。
【００２１】
なお、図４の場合には３種類のパッケージを調査対象とし、また、図５の場合には、Ａ〜Ｈまでの８種類のパッケージを調査対象とした。この場合、各ボンディングパッドＰ１〜Ｐ１０のピッチ間隔は全て均一で６０μｍとし、また、ボンディングワイヤｗとして、上記のピッチ間隔に適合できるように直径が２０μｍで、純度が９９．９９％の金線を使用している。そして、ボンディングパッド２とインナリード３との間を略直線的に結線したときのボンディングワイヤｗの長さＬは５ｍｍ、インナリード３のピッチ間隔は１６５μｍとした。
【００２２】
図４から分かるように、ＩＣチップ１の各辺に沿って形成されたボンディングパッドＰ１〜Ｐ１０の内、パッケージの対角線Ａに近付くもの程、ボンディングワイヤｗのワイヤ流れ曲率Ｎが大きくなっている。したがって、ワイヤ流れに起因したボンディングワイヤｗ相互間の接触を回避するためには、実際のワイヤ流れを考慮してボンディングパッド２の配列ピッチを設定する必要がある。
【００２３】
一方、図５から次のことが分かる。パッケージの対角線Ａに一番近い位置にある互いに隣接するボンディングパッドＰ５，Ｐ４およびＰ７，Ｐ６については、図５（ｄ），（ｈ）に示すように、ワイヤ流れ曲率差Δ（＝Ｎ５−Ｎ４，Ｎ６−Ｎ７）が最大で３％近くなる。次の対角線Ａに近い位置にある互いに隣接するボンディングパッドＰ４，Ｐ３およびＰ７，Ｐ８については、図５（ｃ），（ｇ）に示すように、ワイヤ流れ曲率差Δ（＝Ｎ４−Ｎ３，Ｎ７−Ｎ８）が最大で２．５％近くになる。次の、パッケージの対角線Ａに近い位置にある互いに隣接するボンディングパッドＰ３，Ｐ２およびＰ８，Ｐ９については、図５（ｂ），（ｆ）に示すように、ワイヤ流れ曲率差Δ（＝Ｎ３−Ｎ２，Ｎ８−Ｎ９）が最大で２．０％近くになる。さらに次の対角線に近い位置にある互いに隣接するボンディングパッドＰ２，Ｐ１およびＰ９，Ｐ１０については、図５（ａ），（ｅ）に示すように、ワイヤ流れ曲率差Δ（＝Ｎ２−Ｎ１，Ｎ９−Ｎ１０）が最大で１．５％近くになる。
【００２４】
ここで、ＩＣチップ１の小型化のために、ボンディングパッド２のピッチ間隔が６０μｍ以下の場合には、互いに隣接するパッド間のワイヤ流れ曲率差Δが１．５％まで許容できるので、符号Ｐ２，Ｐ１およびＰ９，Ｐ１０の各ボンディングパッドについては、既にワイヤ流れ曲率差Δとして１．５％が確保されている。したがって、ピッチ間隔を調整する必要があるのは、パッケージの対角線Ａを境にして対角線Ａの近傍側から各辺に沿って３パッド分、つまり符号Ｐ３〜Ｐ８で示すボンディングパッドである。
【００２５】
いま、ワイヤ流れ量を考慮したピッチ間隔を設定する場合において、パッケージの対角線Ａに一番近い位置のボンディングパッドＰ５，Ｐ６に接続されるボンディングワイヤｗについては、ワイヤ流れ曲率Ｎ５，Ｎ６が最大で３％生じるとし、その際、隣のボンディングパッドＰ４，Ｐ７に接続されているボンディングワイヤｗについては、ワイヤ流れは生じないものと仮定する。
【００２６】
その際に互いのワイヤｗ同士が接触しないようにするには、上述のように、パッケージの対角線Ａに一番近い位置において互いに隣接するボンディングパッドＰ５，Ｐ４およびＰ６，Ｐ７に関しては、ワイヤ流れ曲率差Δ（＝Ｎ５−Ｎ４，Ｎ６−Ｎ７）として３％を確保することが必要になる。それ以下の値であるとワイヤ同士が接触し、それ以上の値であるとピッチ間隔が余分に大きくなってＩＣチップ１のチップサイズが大きくなる。
【００２７】
同様に、次の、パッケージの対角線Ａに近い位置にある互いに隣接するボンディングパッドＰ４，Ｐ３およびＰ７，Ｐ８に関しては、ワイヤ流れ曲率差Δ（＝Ｎ４−Ｎ３，Ｎ７−Ｎ８）として２．５％を確保することが必要である。さらに次の、対角線Ａに近い位置にある互いに隣接するボンディングパッドＰ３，Ｐ２およびＰ８，Ｐ９に関しては、ワイヤ流れ曲率差Δ（＝Ｎ３−Ｎ２，Ｎ８−Ｎ９）として２．０％を確保することが必要になる。なお、その他のボンディングパッドについては、ピッチ間隔をたとえば６０μｍ以下に設定してもワイヤ同士が接触する可能性は少ない。
【００２８】
上記のようにして、ＩＣチップ１の各辺に沿う３パッド分のボンディングパッドＰ３〜Ｐ８に関して、ワイヤ流れ曲率の差Δが、対角線近傍側から各辺に沿って順次３．０％，２．５％，２．０％になるように設定したＩＣチップを製作して、各ボンディングパッドとインナリードとの間を金線等のボンディングワイヤで結線した後、チップ全体をモールド樹脂で封止して組み立てた半導体装置の一例を図６に示す。図６において、１はＩＣチップ、４はモールド樹脂、ｗはボンディングワイヤとしての金線、６はダイボンディング用樹脂、７は基材フレーム、８はボールバンプである。また、この半導体装置を組み立てる場合に使用した２種類のモールド樹脂の特性を図７に示す。このモールド樹脂は、エポキシ樹脂とフィラーを主成分としており、また、ハロゲン系難燃剤は用いておらず、Ｃｌ（クロル）、Ｂｒ（ブロム）量がそれぞれ９００ｐｐｍ以下になっている。
【００２９】
このような半導体装置を構成した場合、ワイヤ流れに起因してボンディングワイヤｗ間が接触するなどの不具合は起こらず、良好な品質特性のものが得られることが確認された。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ボンディングパッドとインナリードとの間をボンディングワイヤで結線した後に樹脂モールドする際に、ワイヤ流れが生じた場合でも、ボンディングワイヤ相互間の接触を確実に回避することができるとともに、ボンディングパッドのピッチ間隔を極力狭めることができるため、装置全体の小型化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の要部を拡大して示す平面図である。
【図２】樹脂モールド時に生じるボンディングワイヤのワイヤ流れ量やワイヤ流れ曲率の用語の意味を説明するために供する図である。
【図３】ＩＣチップのコーナー部近傍における各ボンディングパッドについて、ワイヤ流れ量やワイヤ流れ曲率差を求める場合の説明図である。
【図４】図３に示した各ボンディングパッドについてワイヤ流れ量を調べた結果を示す特性図である。
【図５】図３に示した互いに隣接する１０パッド分のボンディングパッドに関して、互いに隣接するパッド間のワイヤ流れ曲率差を求めた結果を示す特性図である。
【図６】本発明を適用して組み立てられた半導体装置の一例を示す断面図である。
【図７】図６の半導体装置を組み立てる場合に使用したモールド樹脂の特性を示す図である。
【図８】樹脂モールド時に生じるワイヤ流れに対する従来技術の説明に供する図である。
【符号の説明】
ｗ  ボンディングワイヤ、１  ＩＣチップ、２  ボンディングパッド、３  インナリード、Ａ  パッケージ外形の対角線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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