(57)【要約】【課題】ＳＩＰ等の三次元実装回路の最適なワイヤ形状を容易に設計することが可能な設計システムを提供する。【解決手段】基板上の各ダイの位置情報、形状情報、配線端子の位置情報を記憶するレイアウト情報記憶手段２、ワイヤ・ボンディングにおける使用可能なワイヤ形状及び許容ボンディング条件が記憶されたワイヤ条件記憶手段３、各ダイのうち当該ダイの辺を基板上に写像した線がワイヤ・ボンディングを行う２つの配線端子Ａ，Ｂを結ぶ直線を基板上に写像した線と交差する測距対象図形を抽出する測距対称図形抽出手段５、及び、各測距対称図形との距離が所定の閾値以上で、且つ前記形状パラメータの値が前記許容ボンディング条件の範囲内という条件のもとで、配線端子Ａ，Ｂをワイヤ・ボンディングするワイヤ形状において全ワイヤ長が最短となる形状パラメータを算出する最短パラメータ演算手段６を備えた。【選択図】        図１
2005339464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に一乃至複数のダイが三次元的に配置及びワイヤ・ボンディングされて一つのパッケージ内に格納された三次元実装回路を設計するための三次元実装回路の設計システムであって、
基板上に配置される各ダイの位置情報、各ダイの形状情報、並びに各ダイ及び基板の配線端子の位置情報を記憶するレイアウト情報記憶手段と、
前記配線端子間のワイヤ・ボンディングにおいて、使用可能なワイヤ形状、及び当該ワイヤ形状を決定する形状パラメータの制限範囲（以下、「許容ボンディング条件」という。）が記憶されたワイヤ条件記憶手段と、
前記レイアウト情報記憶手段に記憶された各ダイのうち、当該ダイの辺を基板上に写像した線がワイヤ・ボンディングを行う２つの配線端子Ａ，Ｂを結ぶ直線を基板上に写像した線と交差するもの（以下、「測距対象図形」という。）を抽出する測距対称図形抽出手段と、
前記各測距対称図形との距離が所定の閾値以上で、且つ前記形状パラメータの値が前記許容ボンディング条件の範囲内という条件のもとで、前記配線端子Ａ，Ｂをワイヤ・ボンディングするワイヤ形状において全ワイヤ長が最短となる前記形状パラメータの値（以下、「最短パラメータ」という。）を算出する最短パラメータ演算手段と、
を備えていることを特徴とする三次元実装回路の設計システム。
【請求項２】
前記レイアウト情報記憶手段は、既に配置されたワイヤの位置情報並びにワイヤの形状及び形状パラメータをも記憶するものであり、
前記測距対称図形抽出手段は、前記レイアウト情報記憶手段に記憶された各ワイヤのうち、当該ワイヤを基板上に写像した線がワイヤ・ボンディングを行う２つの配線端子Ａ，Ｂを結ぶ線を基板上に写像した直線と交差するものをも測距対称図形として抽出するものであること
を特徴とする請求項１記載の三次元実装回路の設計システム。
【請求項３】
前記最短パラメータ演算手段により決定される形状パラメータによりワイヤ・ボンディングを行うワイヤに対し、各ダイの上辺又は他のワイヤとの距離を計算する距離測定手段と、
前記距離測定手段により算出される距離が所定の閾値以下の場合に、前記配線端子Ａ，Ｂはワイヤ・ボンディングが不可であると判定する近接度判定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の三次元実装回路の設計システム。
【請求項４】
前記ワイヤ条件記憶手段は、複数の種類のワイヤ形状及びその許容ボンディング条件が記憶されており、
前記最短パラメータ演算手段は、前記ワイヤ条件記憶手段に記憶された各ワイヤ形状にについて、それぞれ最短パラメータを算出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一記載の三次元実装回路の設計システム。
【請求項５】
コンピュータに読み込み実行することによって、コンピュータを請求項１乃至４の何れか一記載の三次元実装回路の設計システムとして機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
基板上に配置される各ダイの位置情報、各ダイの形状情報、並びに各ダイ及び基板の配線端子の位置情報を記憶するレイアウト情報記憶手段、
及び、前記配線端子間のワイヤ・ボンディングにおいて、使用可能なワイヤ形状、及び当該ワイヤ形状を決定する形状パラメータの制限範囲（以下、「許容ボンディング条件」という。）が記憶されたワイヤ条件記憶手段
を備えたシステムにおいて、基板上に一乃至複数のダイが三次元的に配置及びワイヤ・ボンディングされて一つのパッケージ内に格納された三次元実装回路を設計するための三次元実装回路の設計方法であって、
前記レイアウト情報記憶手段に記憶された配線端子のうち、ワイヤ・ボンディングを行う一対の配線端子を選択する第１ステップ、
前記レイアウト情報記憶手段に記憶された各ダイのうち、当該ダイの辺を基板上に写像した直線が、前記第１ステップで選択された一対の配線端子Ａ，Ｂを結ぶ直線を基板上に写像した直線と交差するもの（以下、「測距対象図形」という。）を抽出する第２ステップ、
及び、前記測距対称図形との距離が所定の閾値以上で、且つ前記形状パラメータが前記ワイヤ条件記憶手段に記憶されている許容ボンディング条件を充足するワイヤ形状のうち、全ワイヤ長が最短となるものの前記形状パラメータの値（以下、「最短パラメータ」という。）を算出する第３ステップ、
を有する三次元実装回路の設計方法。
【請求項７】
前記レイアウト情報記憶手段は、既に配置されたワイヤの位置情報並びにワイヤの形状及び形状パラメータをも記憶するものであり、
前記第２ステップにおいては、前記レイアウト情報記憶手段に記憶された各ワイヤのうち、当該ワイヤを基板上に写像した線が前記第１ステップで選択された一対の配線端子Ａ，Ｂを結ぶ線を基板上に写像した直線と交差するものをも測距対称図形として抽出し、
前記第３ステップにおいては、最短パラメータが算出されたワイヤの位置情報並びにワイヤの形状及び形状パラメータを前記レイアウト情報記憶手段に追加して保存すること
を特徴とする請求項６記載の三次元実装回路の設計方法。
【請求項８】
前記第３ステップにおいて決定される形状パラメータに従ってワイヤ・ボンディングを行うワイヤに対し、前記レイアウト情報記憶手段に記憶された各ダイの上辺又は他のワイヤとの距離を計算する第４ステップ、
及び、前記第４ステップにおいて算出される距離が所定の閾値以下の場合に、前記配線端子Ａ，Ｂはワイヤ・ボンディングが不可であると判定し、当該判定を出力手段により出力する第５ステップ、
を備えたことを特徴とする請求項６又は７記載の三次元実装回路の設計方法。
【請求項９】
前記ワイヤ条件記憶手段には、複数の種類のワイヤ形状、及びその許容ボンディング条件が記憶されており、
前記第３ステップにおいては、前記ワイヤ条件記憶手段に記憶された各ワイヤ形状について、それぞれ最短パラメータを算出することを特徴とする請求項６乃至８の何れか一記載の三次元実装回路の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に一乃至複数のダイ（Die）が三次元的に配置及び結線されて一つのパッケージ内に格納された三次元実装回路を設計するための三次元実装回路の設計システムに関し、特にダイのワイヤ・ボンディングにおけるワイヤ形状を最適化することまでもが可能な三次元実装回路の設計システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ダイ（半導体集積回路の本体であるシリコン半導体の部分をいう。）のフレーム間結線を設計するときは、ＬＳＩ設計用ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置が使用されている。かかるＬＳＩ設計用ＣＡＤ装置としては、特許文献１，２に記載のものが公知である。
【０００３】
特許文献１には、ａ．ダイの入力端子である結線パット図形情報をレイアウト・データファイルから抽出する結線パット図形抽出部、ｂ．結線パット図形抽出部により抽出した各結線パットに結線するリードのピン番号を設定する結線情報設定部、ｃ．ダイに合ったフレームを検索して読み込むフレーム検索読み込み部、ｄ．フレーム検索読み込み部により検索したフレームに対する結線パットの配置可能な領域を表示する結線パット配置可能領域表示部、ｅ．結線パット配置可能領域表示部により表示された結線パット配置可能領域に結線パットを移動する結線パット編集部、ｆ．編集結果を出力する結線パット編集情報出力部、及び、ｇ．リードに結線するワイヤの位置を指定することにより各リードに結線される結線パットの配置可能な領域を再表示する結線パット配置可能領域再表示実行部を備えたＬＳＩ設計用ＣＡＤ装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、ａ．リードフレームに関するフレームデータを備えるフレームデータ記憶手段、ｂ．種々の半導体素子における回路配線やパッド配置、マスクデータへの変換を設計段階に応じて各々行うとともに該半導体素子のパッド配置に関するデータを共通フォーマットで保持している複数の配置設計手段、及び、ｃ．前記フレームデータ記憶手段から得たフレームデータに対応するリードフレームのボンディングワイヤーの配線可能領域および配線可否を、前記複数の配置設計手段から得た前記パッド配置に関するデータに基づき各々算出するパッド配置計算手段を備えた自動設計装置が記載されている。
【特許文献１】特開平６−１９６５６２号公報
【特許文献２】特開平８−３４００１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、近年、システム・イン・パッケージ（System in a Package；以下「ＳＩＰ」という。）やＭＣＭ（multi chip module）などのように、基板上に複数のダイが三次元的に配置及びワイヤ・ボンディングされて一つのパッケージ内に格納された三次元実装回路の設計・開発が行われるようになってきている。かかる三次元実装回路においては、一枚の基板上に複数のダイが三次元的に配置され、各ダイの配線端子から他のダイの配線端子又は基板上に設けられた配線端子（リードフレーム）にワイヤ・ボンディングが行われる。
【０００６】
このような場合、基板上ではワイヤ・ボンディングが複雑に錯綜する。従って、レイアウト設計上はワイヤ形状の設計が極めて重要となる。
【０００７】
ところで、ワイヤ・ボンディングは３次元空間において行われる。従って、大規模な三次元実装回路のレイアウト設計においては、ワイヤ・ボンディングを人手により行うことは極めて困難となる。
【０００８】
また、ワイヤ・ボンディングを行う場合、ワイヤとダイ、ワイヤとワイヤの接触を防止し、クロストーク等の影響を低減するために、ワイヤとダイの間、ワイヤとワイヤの間に一定の距離を保つ必要がある。更に、実際のワイヤ・ボンディング工程においては、ワイヤ形状は、ボンディング・マシンによって限られた形状に制限される。従って、ワイヤ形状の設計では、かかるボンディング・マシンの制約を考慮した設計を行う必要がある。大規模な三次元実装回路のレイアウト設計において、このような制約を考慮しつつワイヤ・ボンディングを人手により行うことは極めて困難である。従って、自動的にワイヤ形状を設計する三次元実装回路の設計システムが必要とされる。
【０００９】
しかしながら、上記従来のＬＳＩ設計用ＣＡＤ装置においては、ボンディング・マシンの制約等を考慮して３次元的なワイヤ形状までをも自動設計することはできない。また、三次元的に配置されたダイに対して、すべてのダイとワイヤの距離を設計値以上に保つような配線を人手により行う必要がある。
【００１０】
また、複数層にダイが積層されたＳＩＰでは、ワイヤとワイヤとの距離を保ち、短絡やクロストークを防止することが重要となるが、従来のＬＳＩ設計用ＣＡＤ装置では、ワイヤ同士の間の関係は考慮されていない。
【００１１】
更に、ワイヤの結線長は、ＳＩＰの製造コストに大きく影響するため、できるだけ結線長は短くする必要がある。従来のＬＳＩ設計用ＣＡＤ装置では、これも人手によって行う必要があり、ワイヤが複雑に交錯するＳＩＰの設計では、ワイヤ長の最適化設計を行うのは事実上無理である。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、基板上に三次元的に配置されたダイのワイヤ・ボンディングのレイアウト設計を行う場合にも、最適なワイヤの３次元形状を自動的に設計することが可能な三次元実装回路の設計システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る三次元実装回路の設計システムの第１の構成は、基板上に一乃至複数のダイが三次元的に配置及びワイヤ・ボンディングされて一つのパッケージ内に格納された三次元実装回路を設計するための三次元実装回路の設計システムであって、基板上に配置される各ダイの位置情報、各ダイの形状情報、並びに各ダイ及び基板の配線端子の位置情報を記憶するレイアウト情報記憶手段と、前記配線端子間のワイヤ・ボンディングにおいて、使用可能なワイヤ形状、及び当該ワイヤ形状を決定する形状パラメータの制限範囲（以下、「許容ボンディング条件」という。）が記憶されたワイヤ条件記憶手段と、前記レイアウト情報記憶手段に記憶された各ダイのうち、当該ダイの辺を基板上に写像した線がワイヤ・ボンディングを行う２つの配線端子Ａ，Ｂを結ぶ直線を基板上に写像した線と交差するもの（以下、「測距対象図形」という。）を抽出する測距対称図形抽出手段と、前記各測距対称図形との距離が所定の閾値以上で、且つ前記形状パラメータの値が前記許容ボンディング条件の範囲内という条件のもとで、前記配線端子Ａ，Ｂをワイヤ・ボンディングするワイヤ形状において全ワイヤ長が最短となる前記形状パラメータの値（以下、「最短パラメータ」という。）を算出する最短パラメータ演算手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、最短パラメータ演算手段により、ワイヤ・ボンディングを行う二つの配線端子間に存在するダイとの距離を設計値以上に保ちながら、ワイヤ・ボンディングが可能な形状パラメータの範囲内で全ワイヤ長が最短となる形状パラメータを求めることができる。従って、基板上に三次元的に配置されたダイのワイヤ・ボンディングの設計を行う場合にも、最適なワイヤの３次元形状を自動的に設計することが可能となる。
【００１５】
ここで、「三次元実装回路」とは、１つのパッケージ内に複数のダイが実装されたデバイスをいう。「三次元実装回路」には、ベア・チップ実装デバイス、ＳＩＰ（System in Package）、ＭＣＭ（multi chip module）等が含まれる。
【００１６】
本発明に係る三次元実装回路の設計システムの第２の構成は、前記第１の構成において、前記レイアウト情報記憶手段は、既に配置されたワイヤの位置情報並びにワイヤの形状及び形状パラメータをも記憶するものであり、前記測距対称図形抽出手段は、前記レイアウト情報記憶手段に記憶された各ワイヤのうち、当該ワイヤを基板上に写像した線がワイヤ・ボンディングを行う２つの配線端子Ａ，Ｂを結ぶ線を基板上に写像した直線と交差するものをも測距対称図形として抽出するものであることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、先に配線されたワイヤに対しても、ワイヤ間の距離を所定の距離以上に保つように最適なワイヤの３次元形状を自動的に設計することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る三次元実装回路の設計システムの第３の構成は、前記第１又は２の構成において、前記最短パラメータ演算手段により決定される形状パラメータによりワイヤ・ボンディングを行うワイヤに対し、各ダイの上辺又は他のワイヤとの距離を計算する距離測定手段と、前記距離測定手段により算出される距離が所定の閾値以下の場合に、前記配線端子Ａ，Ｂはワイヤ・ボンディングが不可であると判定する近接度判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この構成により、ワイヤ・ボンディングを行った後で、測距対称図形として選択されなかった他のダイの上辺角部や他のワイヤとの距離が所定の設計値以上に保たれているか否かを検査することができる。これにより、ワイヤとダイ又は他のワイヤとの距離を一定以上に確保して、短絡やクロストークの発生を防止することが可能となる。従って、この検査の結果、条件を満たすワイヤ形状を選択すれば、最適なワイヤ・ボンディングを行うことが可能となる。
【００２０】
本発明に係る三次元実装回路の設計システムの第４の構成は、前記第１乃至３の何れか一の構成において、前記ワイヤ条件記憶手段は、複数の種類のワイヤ形状及びその許容ボンディング条件が記憶されており、前記最短パラメータ演算手段は、前記ワイヤ条件記憶手段に記憶された各ワイヤ形状にについて、それぞれ最短パラメータを算出することを特徴とする。
【００２１】
この構成により、複数のワイヤ形状によりワイヤ・ボンディングを行い、最適なワイヤ形状を選択することが可能となる。
【００２２】
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータに読み込み実行することによって、コンピュータを上記第１乃至４の構成の何れか一の三次元実装回路の設計システムとして機能させることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る三次元実装回路の設計方法の第１の構成は、基板上に配置される各ダイの位置情報、各ダイの形状情報、並びに各ダイ及び基板の配線端子の位置情報を記憶するレイアウト情報記憶手段、及び、前記配線端子間のワイヤ・ボンディングにおいて、使用可能なワイヤ形状、及び当該ワイヤ形状を決定する形状パラメータの制限範囲（以下、「許容ボンディング条件」という。）が記憶されたワイヤ条件記憶手段を備えたシステムにおいて、基板上に一乃至複数のダイが三次元的に配置及びワイヤ・ボンディングされて一つのパッケージ内に格納された三次元実装回路を設計するための三次元実装回路の設計方法であって、前記レイアウト情報記憶手段に記憶された配線端子のうち、ワイヤ・ボンディングを行う一対の配線端子を選択する第１ステップ、前記レイアウト情報記憶手段に記憶された各ダイのうち、当該ダイの辺を基板上に写像した直線が、前記第１ステップで選択された一対の配線端子Ａ，Ｂを結ぶ直線を基板上に写像した直線と交差するもの（以下、「測距対象図形」という。）を抽出する第２ステップ、及び、前記測距対称図形との距離が所定の閾値以上で、且つ前記形状パラメータが前記ワイヤ条件記憶手段に記憶されている許容ボンディング条件を充足するワイヤ形状のうち、全ワイヤ長が最短となるものの前記形状パラメータの値（以下、「最短パラメータ」という。）を算出する第３ステップを有することを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る三次元実装回路の設計方法の第２の構成は、前記第１の構成において、前記レイアウト情報記憶手段は、既に配置されたワイヤの位置情報並びにワイヤの形状及び形状パラメータをも記憶するものであり、前記第２ステップにおいては、前記レイアウト情報記憶手段に記憶された各ワイヤのうち、当該ワイヤを基板上に写像した線が前記第１ステップで選択された一対の配線端子Ａ，Ｂを結ぶ線を基板上に写像した直線と交差するものをも測距対称図形として抽出し、前記第３ステップにおいては、最短パラメータが算出されたワイヤの位置情報並びにワイヤの形状及び形状パラメータを前記レイアウト情報記憶手段に追加して保存することを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る三次元実装回路の設計方法の第３の構成は、前記第１又は２の構成において、前記第３ステップにおいて決定される形状パラメータに従ってワイヤ・ボンディングを行うワイヤに対し、前記レイアウト情報記憶手段に記憶された各ダイの上辺又は他のワイヤとの距離を計算する第４ステップ、及び、前記第４ステップにおいて算出される距離が所定の閾値以下の場合に、前記配線端子Ａ，Ｂはワイヤ・ボンディングが不可であると判定し、当該判定を出力手段により出力する第５ステップを備えたことを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る三次元実装回路の設計方法の第４の構成は、前記第１乃至３の何れか一の構成において、前記ワイヤ条件記憶手段には、複数の種類のワイヤ形状、及びその許容ボンディング条件が記憶されており、前記第３ステップにおいては、前記ワイヤ条件記憶手段に記憶された各ワイヤ形状について、それぞれ最短パラメータを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明によれば、基板上に複数層に積層されたダイのワイヤ・ボンディングのレイアウト設計を行う場合にも、最適なワイヤの３次元形状を自動的に設計することが可能な三次元実装回路の設計システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は本発明の実施例１に係る三次元実装回路の設計システムの構成を表す図である。この設計システム１は、基板上に複数のダイを配置して一つのパッケージに封止した三次元実装回路のワイヤ配線の設計を行うものである。
【００３０】
三次元実装回路の設計システム１は、レイアウト情報記憶手段２、ワイヤ条件記憶手段３、配線端子選択手段４、測距対称図形抽出手段５、最短パラメータ演算手段６、出力手段７、ワイヤ形状追加手段８、パラメータ設定手段９、距離測定手段１０、及び近接度判定手段１１を備えている。これら各部は、コンピュータ・プログラムの各機能モジュールによって構成されているものとする。
【００３１】
レイアウト情報記憶手段２は、基板上に配置される各ダイの位置情報、各ダイの形状情報、各ダイ及び基板の配線端子の位置情報、既に配置されたワイヤの位置情報、並びに、それらのワイヤの形状及び形状パラメータを記憶するものである。
【００３２】
「ダイの位置情報」とは、各ダイの位置座標に関する情報である。具体的には、ダイの位置を代表する点（例えば、ダイの下部の頂点のうちの一つ。）の座標データなどである。「ダイの形状情報」とは、各ダイの形状に関する情報をいう。具体的には、直方体のダイの場合、縦、横、高さの情報である。「配線端子の位置情報」とは、各ダイ又は基板における、ワイヤ・ボンディング用の配線端子の位置座標の情報である。
【００３３】
各ダイの位置情報、各ダイの形状情報、並びに各ダイ及び基板の配線端子の位置情報は、ダイの形状及び配置設計を行うダイ配置設計ＣＡＤシステムによって生成され、レイアウト情報記憶手段２に保存される。ダイ配置設計ＣＡＤシステムには、従来から一般に使用されているＣＡＤシステムを使用することができる。
【００３４】
ワイヤ条件記憶手段３には、配線端子間のワイヤ・ボンディングにおいて、使用可能なワイヤ形状及びそのワイヤ形状に対する許容ボンディング条件が記憶されている。ここで、「許容ボンディング条件」とは、ワイヤ形状を決定する形状パラメータの制限範囲をいう。
【００３５】
使用可能なワイヤ形状と許容ボンディング条件は、ボンディング・マシンの仕様によって定まる。
【００３６】
〔例１〕
例えば、ボンディング・マシンが、図２（ａ）〜（ｄ）のようなワイヤ形状タイプのボンディングが可能であるとする。この場合、ワイヤ条件記憶手段３には、図２（ａ）〜（ｄ）のワイヤ形状が登録される。図２（ａ）〜（ｄ）のワイヤ形状タイプを、それぞれ、タイプ１、タイプ２、タイプ３、タイプ４と呼ぶことにする。
【００３７】
タイプ１は、垂直な線分ＡＢ、右上りに傾斜した線分ＢＣ、及び右下がりに傾斜した線分ＣＤの３つの線分から構成される折線形状である。タイプ１は、図２（ａ）に示した３つの形状パラメータ１，２，３によって指定される。形状パラメータ１は、点Ａから水平に引いた線に点Ｃの垂線を下ろした点Ｃ’と点Ｃとの距離（点Ｃの高さ）Ｃ’Ｃである。形状パラメータ２は、点Ａと点Ｃ’との距離（斜辺ＢＣの水平距離）である。形状パラメータ３は、頂点Ｃの内角である。形状パラメータ１，２，３が取り得る最大値、最小値（許容ボンディング条件）は、ボンディング・マシンの仕様によって定まる。
【００３８】
タイプ２は、垂直な線分ＥＦ、水平な線分ＦＧ、及び右下がりに傾斜した線分ＧＨの３つの線分から構成される折線形状である。タイプ２は、図２（ｂ）に示した２つの形状パラメータ１，２によって指定される。形状パラメータ１は、線分ＥＦの長さ（点Ｆ，Ｇの高さ）である。形状パラメータ２は、水平辺ＦＧの長さである。形状パラメータ１，２が取り得る最大値、最小値（許容ボンディング条件）は、ボンディング・マシンの仕様によって定まる。
【００３９】
タイプ３は、垂直な線分ＩＪ、及び右下がりに傾斜した線分ＪＫの２つの線分から構成される折線形状である。図２（ｃ−１）はタイプ３を平面視した図、図２（ｃ−２）はタイプ３を側面から見た図である。タイプ３は、図２（ｃ）に示した１つの形状パラメータ１によって指定される。形状パラメータ１は、線分ＩＪの長さ（頂点Ｊの高さ）である。形状パラメータ１が取り得る最大値、最小値（許容ボンディング条件）は、ボンディング・マシンの仕様によって定まる。
【００４０】
タイプ４は、垂直な線分ＭＬ、右下がりに傾斜した線分ＭＮ、右上りに傾斜した線分ＮＯ、及び右下がりに傾斜した線分ＯＰの４つの線分から構成される折線形状である。タイプ４は、図２（ｄ）に示した４つの形状パラメータ１，２，３，４によって指定される。形状パラメータ１は、線分ＬＭの長さ（頂点Ｍの高さ）である。形状パラメータ２は、頂点Ｍと頂点Ｏとの水平距離である。形状パラメータ３は、点Ｌから水平に引いた線に点Ｎの垂線を下ろした点Ｎ’と点Ｎとの距離（点Ｎの高さ）Ｎ’Ｎである。形状パラメータ４は、頂点Ｎと頂点Ｏとの水平距離である。形状パラメータ１〜４が取り得る最大値、最小値（許容ボンディング条件）は、ボンディング・マシンの仕様によって定まる。
【００４１】
なお、これらのワイヤ形状タイプは一例であり、ＳＩＰの製造ラインで使用するボンディング・マシンに合わせて、このほかのワイヤ形状タイプを使用することもできる。
（例終わり）
【００４２】
配線端子選択手段４は、レイアウト情報記憶手段２に記憶された配線端子から、ワイヤ・ボンディングを行う一対の配線端子を選択する。具体的には、配線端子選択手段４は、通常のＣＡＤ装置のように、基板、ダイ、及び配線端子をディスプレイに表示させて、マウス等の入力装置によって一対の配線端子を選択するようなものを使用することができる。また、予めワイヤ・ボンディングを行う配線端子対が保存されたファイルから、ワイヤ・ボンディングを行う一対の配線端子を逐次読み出すようなものとしてもよい。
【００４３】
測距対称図形抽出手段５は、レイアウト情報記憶手段２に記憶されたダイ又はワイヤから、配線端子選択手段４により選択された一対の配線端子をボンディングするワイヤに対する測距対象図形を抽出する。「測距対象図形」とは、レイアウト情報記憶手段２に記憶されたダイのうち、当該ダイの辺を基板上に写像した線がワイヤ・ボンディングを行う２つの配線端子Ａ，Ｂを結ぶ直線を基板上に写像した線と交差するもの、及びレイアウト情報記憶手段２に記憶されたワイヤのうち、当該ワイヤを基板上に写像した線が配線端子Ａ，Ｂを結ぶ直線を基板上に写像した線と交差するものをいう。
【００４４】
〔例２〕
例えば、図３に示したように、基板上にダイ１とダイ２とが２層に積層して配置されており、２層目のダイ２の上面に配線端子Ａ、基板上に配線端子Ｂが配置されているとする。この配線端子Ａ，Ｂをワイヤで結線する場合、ユーザが配線端子Ａと配線端子Ｂをマウス等の入力装置を使用して配線端子選択手段４により指定する。測距対象図形抽出手段５は、直線ＡＢを基板上に写像した直線Ａ’Ｂを求める。次に、ダイ１の上辺ＰＱを基板上に写像した直線Ｐ’Ｑ’を求める。同様に、ダイ２の上辺ＲＳを基板上に写像した直線Ｒ’Ｓ’を求める。そして、直線Ａ’Ｂと直線Ｐ’Ｑ’、及び直線Ａ’Ｂと直線Ｒ’Ｓ’が交差するかどうかを検査する。この場合、直線Ａ’Ｂと直線Ｐ’Ｑ’、直線Ａ’Ｂと直線Ｒ’Ｓ’はともに交差している。従って、測距対象図形抽出手段５は、ダイ１とダイ２とを測距対象図形として選択する。
（例終わり）
【００４５】
最短パラメータ演算手段６は、測距対象図形抽出手段５が抽出する各測距対称図形との距離が所定の閾値以上で、且つ形状パラメータの値が許容ボンディング条件の範囲内という条件のもとで、配線端子選択手段４により指定された配線端子Ａ，Ｂをワイヤ・ボンディングするワイヤ形状において全ワイヤ長が最短となる形状パラメータの値（最短パラメータ）を算出する。なお、一定の拘束条件の下で、ワイヤ長が最短となるように複数のパラメータを求める問題は、簡単な多変量解析の問題であり、種々のアルゴリズムが公知である。従って、最短パラメータ演算手段６は、最短パラメータを求めるにあたっては、これら公知の方法を使用することができる。
【００４６】
具体的に、最短パラメータの簡単な２つの例について説明する。
【００４７】
〔例３〕
基板上にダイ１とダイ２とが２層に積層配置されていると仮定する。配線端子Ａは第２層のダイ２の上面に位置するとする。配線端子Ｂは基板上に位置するとする。このとき、配線端子Ａから配線端子Ｂにワイヤ・ボンディングする場合を考える。ワイヤと各ダイ１，２との最小許容距離はｄであるとする。
【００４８】
例えば、ワイヤ形状が図２（ｃ）のタイプ３の場合、図４に示すように、ダイ１，２の上辺を中心とする半径ｄの円を考える。そして、下側の配線端子Ｂを通り、各円に上方から接する接線を考える。これらの接線のうち、最も傾きが大きい接線を選択する。そして、この接線と、配線端子Ａから垂直に立てた垂線との交点Ｃを求める。このとき折線ＡＣの長さがタイプ３の最短パラメータとなる。
（例終わり）
【００４９】
〔例４〕
図５に示すように、基板上にダイ１〜４が４層に積層配置されていると仮定する。配線端子Ａは第４層のダイ４の上面に位置するとする。配線端子Ｂは基板上に位置するとする。このとき、配線端子Ａから配線端子Ｂに、ワイヤ形状が図２（ｂ）のタイプ２でワイヤ・ボンディングする場合を考える。ワイヤと各ダイ１〜４との最小距離はｄであるとする。
【００５０】
各ダイ１〜４の上辺Ｏ１〜Ｏ４を中心とする半径ｄの円を考える。点Ａを通り、点Ａに最も近い円Ｏ４の接線ＡＣを引く。点Ｂを通り、点Ａに最も近い円Ｏ１の接線ＢＤを引く。円Ｏ１〜円Ｏ４に上方から接する水平な接線のうち、最も高さが高いものを選び、この水平線と接線ＡＣ，接線ＢＤとの交点Ｐ，Ｑを求める。このとき、折線ＡＰＱＢが最短のワイヤ経路となる。従って、これから最短パラメータを求めることができる。
（例終わり）
【００５１】
出力手段７は、最短パラメータ演算手段６により求められた形状パラメータを、ファイルやディスプレイに出力する。
【００５２】
距離測定手段１０は、最短パラメータ演算手段６により決定される形状パラメータによりワイヤ・ボンディングを行うワイヤに対し、レイアウト情報記憶手段２に記憶された各ダイの上辺又は他のワイヤとの距離を計算する。
【００５３】
距離測定手段１０は、距離検査の対象となる図形をレイアウト情報記憶手段２から選択するが、この選択の仕方は種々の方法が考えられる。一例を挙げると、まず、ワイヤ・ボンディングを行う配線端子Ａ，Ｂを基板上に写像する。この写像された点Ａ，Ｂを結ぶ直線を対角線とする四角形を考える。この四角形に含まれるか又は四角形の辺と交差するワイヤをスペース検査の対象とする。また、上辺がこの四角形に含まれるか又は四角形の辺と交差するダイをスペース検査の対象とする。
【００５４】
近接度判定手段１１は、距離測定手段１０により算出される距離が所定の閾値以下の場合に、配線端子選択手段４によって指定された配線端子Ａ，Ｂはワイヤ・ボンディングが不可であると判定し、その判定結果を出力手段７により出力する。
【００５５】
〔例５〕
図６において、配線端子Ａ，Ｂをワイヤ・ボンディングする場合を考える。基板を垂直上方から平面視して、配線端子Ａ，Ｂを結ぶ直線ＷＡＢを考える。この直線ＷＡＢを対角線とする四角形は、図６において点線で示された四角形ＡＣＢＤである。従って、スペース検査の対象となるワイヤはワイヤＷ１，Ｗ２，Ｗ３である。また、スペース検査の対象となるダイは、ダイ１，２，３である。
【００５６】
スペース検査の対象となる図形が選択されると、距離測定手段１０は、最短パラメータにより決まる形状のワイヤＡＢと、スペース検査の対象となる各図形との最短距離を計算する。そして、近接度判定手段１１は、これらの最短距離が所定の閾値以上かどうかを検査する。このようにして、近接図形との間のスペース検査が行われる。
（例終わり）
【００５７】
ワイヤ形状追加手段８は、距離測定手段１０及び近接度判定手段１１によりスペース検査が行われた結果、近接度判定手段１１が、ボンディングを行おうとするワイヤとスペース検査の対象となる各図形との最短距離が所定の閾値以上であると判断した場合、そのワイヤの配置情報と形状情報を、レイアウト情報記憶手段２に追加して保存する。これにより、ワイヤ・ボンディングが行われたワイヤについては、その後新たにワイヤを追加する際に、測距対象図形の候補とされる。
【００５８】
パラメータ設定手段９は、ワイヤ条件記憶手段３に対して、使用可能なワイヤ形状及びそのワイヤ形状に対する許容ボンディング条件を入力する。具体的には、例えば、パラメータ設定手段９は、ディスプレイに入力ダイアログを表示してユーザに対してワイヤ形状や許容ボンディング条件の入力を促し、ユーザによりマウスやキーボード等の入力装置から入力されたワイヤ形状や許容ボンディング条件をワイヤ条件記憶手段３に保存するようなプログラム・モジュールを使用することができる。
【００５９】
以上のように構成された本実施例に係る三次元実装回路の設計システム１において、以下その動作を説明する。
【００６０】
〔１〕三次元実装回路の設計システムを使用したレイアウト設計全体の手順
図７は実施例１に係る三次元実装回路の設計システム１によるレイアウト設計手順全体の流れを示すフローチャートである。最初に、ダイ配置設計ＣＡＤにより、ダイの形状の設計、基板上へのダイの配置、及びダイ及び基板の配線端子の配置を行う（Ｓ１）。この作業は、従来のＣＡＤ装置（ダイ配置設計ＣＡＤ）による作業であるため、詳細な説明は省略する。ここで作成された基板上に配置される各ダイの位置情報、各ダイの形状情報、各ダイ及び基板の配線端子の位置情報は、レイアウト記憶手段２に保存される。
【００６１】
次に、配線端子選択手段４により、ワイヤ・ボンディングを行う１対の配線端子を選択する（Ｓ２）。先に述べたように、配線端子選択手段４としては、通常のＣＡＤ装置のように、基板、ダイ、及び配線端子をディスプレイに表示させて、マウス等の入力装置によって一対の配線端子を選択するようにしたプログラム・モジュールを使用することができる。その場合、ユーザがワイヤ・ボンディングを行う１対の配線端子を選択する。
【００６２】
次に、設計システム１によるワイヤ・ボンディングの設計と検査を実行する（Ｓ３）。この動作の詳細については後述する。これにより、各ワイヤ形状に対する許容ボンディング条件に則して、ワイヤの形状パラメータが自動的に決定される。決定されたワイヤの形状パラメータは、出力手段７により出力される。例えば、出力手段７は、各ワイヤ形状に対する形状パラメータをディスプレイに表示する。また、許容ボンディング条件におけるワイヤ・ボンディングが不可能な場合、出力手段７はエラーメッセージを出力する。
【００６３】
上記ステップＳ３において、許容ボンディング条件におけるワイヤ・ボンディングが不可能であると判断された場合（Ｓ４）、ダイ又は配線端子の配置を変更する必要が生じるため、ステップＳ１に戻る。
【００６４】
一方、許容ボンディング条件におけるワイヤ・ボンディングが可能であれば、ユーザは、出力されたワイヤの形状パラメータを見て、それでよいか判断する（Ｓ５）。ワイヤ形状が気に入らなければ、ワイヤ形状や許容ボンディング条件を変更する等して、再びステップＳ３に戻る。
【００６５】
ステップＳ５において、所望のワイヤ形状のレイアウトが得られたならば、ワイヤ形状追加手段８により、このワイヤ形状のレイアウトをレイアウト情報記憶手段２に保存する。そして、すべてのワイヤ・ボンディングが終了していなければ（Ｓ６）、ステップＳ２に戻って、次の配線端子対についてのワイヤ・ボンディングを行う。
【００６６】
ステップＳ６で、すべてのワイヤ・ボンディングが終了したならば、レイアウト設計を終了する。
【００６７】
〔２〕ワイヤ・ボンディングの設計・検査処理
次に、上記ステップＳ３におけるワイヤ・ボンディングの設計・検査処理について説明する。図８はワイヤ・ボンディングの設計・検査処理を表すフローチャートである。
【００６８】
まず、測距対称図形抽出手段５は、レイアウト情報記憶手段２に記憶されているすべてのダイ又はワイヤの中から、上述のステップＳ２で選択された一対の配線端子Ａ，Ｂに対する測距対称図形を抽出する（Ｓ１１）。測距対象図形の抽出の方法については、先に説明した通りである。
【００６９】
次に、ユーザは、パラメータ設定手段９により、ワイヤ形状及びその許容ボンディング条件を入力し、これをワイヤ条件記憶手段３に保存する（Ｓ１２）。ここで、ワイヤ形状は一度に複数の形状を指定してもよい。
【００７０】
次に、最短パラメータ計算手段６は、測距対象図形抽出手段５が抽出する各測距対称図形との距離が所定の閾値以上で、且つ形状パラメータの値が許容ボンディング条件の範囲内という条件のもとで、配線端子選択手段４により指定された配線端子Ａ，Ｂをワイヤ・ボンディングするワイヤ形状において全ワイヤ長が最短となる形状パラメータの値（最短パラメータ）を算出する（Ｓ１３）。尚、最短パラメータを算出する方法については、先に説明した通りである。
【００７１】
ここで、最短パラメータ演算手段６は、測距対象図形抽出手段５が抽出する各測距対称図形との距離が所定の閾値以上で、且つ形状パラメータの値が許容ボンディング条件の範囲内という条件の下では、ワイヤ・ボンディングが不可能である場合には、出力手段７により、エラーメッセージを出力する。
【００７２】
更に、距離測定手段１０及び近接度判定手段１１は、ステップＳ１３により得られるワイヤ形状に対して、そのワイヤに近接するダイ又は他のワイヤとの間のスペースが所定の閾値以上であるか否かを検査する（Ｓ１４）。
【００７３】
ステップＳ１３，Ｓ１４において、最短パラメータの計算が成功し、近接するダイ又は他のワイヤとの間のスペースが所定の閾値以上であった場合（Ｓ１５）、出力手段７は、最短パラメータを出力し（Ｓ１６）、ワイヤ・ボンディングの設計・検査処理を終了する。
【００７４】
一方、ステップＳ１３において、最短パラメータの計算が不成功であった場合、又はステップＳ１４において、近接するダイ又は他のワイヤとの間のスペースが所定の閾値以下であった場合（Ｓ１５）、出力手段７により、エラーメッセージが出力される。この場合、ユーザは、可能なすべてのワイヤ形状についての計算が終わっていなければ（Ｓ１７）、ワイヤ形状を変更すべく再びステップＳ１２に戻る。
【００７５】
一方、可能なすべてのワイヤ形状についてエラーメッセージが出力された場合には、その配線端子対についてはワイヤ・ボンディングは不可能であるとして（Ｓ１８）、ワイヤ・ボンディングの設計・検査処理を終了する。この場合は、図７のステップＳ１に戻ることになる。
【００７６】
以上のように、本実施例の三次元実装回路の設計システムによれば、ボンディング・マシンの仕様によるワイヤ形状の制約を考慮しつつ、ワイヤとダイ又はワイヤとワイヤ間の距離を一定以上に確保しながら、ワイヤのレイアウト設計を容易に行うことが可能となる。従って、ＳＩＰやＭＣＭのように、ワイヤが三次元的に複雑に錯綜する三次元実装回路についても、ワイヤ形状の設計を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施例１に係る三次元実装回路の設計システムの構成を表す図である。
【図２】ワイヤ形状の例を表す図である。
【図３】基板上のダイに配線端子を配置した例を示す図である。
【図４】ワイヤ形状タイプ３の最短パラメータの求め方を説明する図である。
【図５】ワイヤ形状タイプ２の最短パラメータの求め方を説明する図である。
【図６】スペース検査の対象となる図形を選択する方法を説明する図である。
【図７】実施例１に係る三次元実装回路の設計システム１によるレイアウト設計手順全体の流れを示すフローチャートである。
【図８】ワイヤ・ボンディングの作成・検査処理を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１  設計システム
２  レイアウト情報記憶手段
３  ワイヤ条件記憶手段
４  配線端子選択手段
５  測距対称図形抽出手段
６  最短パラメータ演算手段
７  出力手段
８  ワイヤ形状追加手段
９  パラメータ設定手段
１０  距離測定手段
１１  近接度判定手段
【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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