(57)【要約】【課題】樹脂封止半導体装置において、パッドが一辺に設けられた半導体チップをリードフレーム上に搭載してパッドが配置された辺と対向する辺側の内部リードとパッドとをボンディングワイヤで支障なく接続し、樹脂封止を支障なく行う。【解決手段】ボンディングパッド13がチップ一辺に沿って集中して配置された半導体チップ10をリードフレームのダイパッド部11a 上に搭載し、樹脂15で封止した半導体装置において、チップ上にチップよりも小さい配線板20を搭載して固定し、パッドに近い側の内部リードに対しては両者間を直接にボンディングワイヤ141 で接続し、パッドから遠い側の内部リードに対しては、両者間に配線板を経由させてボンディングワイヤ142,143 で接続した。【選択図】    図１
2005303185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッド部およびそれぞれ複数の内部リードが配列された少なくとも一対の内部リード群を有するリードフレームと、
素子形成面側のチップ一辺に沿って集中して配置されたボンディングパッド群を有し、前記リードフレームのダイパッド部上に接着材を介して搭載された半導体チップと、
前記半導体チップ上に接着材を介して搭載され、上面に配線群が形成された配線板と、
前記半導体チップのボンディングパッド群に近い側の内部リード群と前記ボンディングパッド群の一部とを接続した第１のボンディングワイヤ群と、
前記ボンディングパッド群の一部と前記配線板上の配線群の一端部とを接続した第２のボンディングワイヤ群と、
前記配線の他端部と前記半導体チップのボンディングパッド群から遠い側の内部リード群とを接続した第３のボンディングワイヤ群と、
前記リードフレームのダイパッド部、内部リード群、接着材、半導体チップ、配線板およびボンディングワイヤ群を樹脂で封止した樹脂パッケージ
とを具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップのボンディングパッド群のうちで、信号の入出力を行うパッドは、ボンディングパッド群に近い側の内部リードとの間で直接にワイヤボンディング接続がな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】
ダイパッド部およびそれぞれ複数の内部リードが配列された少なくとも一対の内部リード群を有するリードフレームと、
素子形成面側のチップ一辺に沿って集中して配置された第１のボンディングパッド群を有し、前記リードフレームのダイパッド部上に接着材を介して搭載された第１の半導体チップと、
前記第１の半導体チップと同様の構成で第２のボンディングパッド群を有し、前記第１の半導体チップに対してボンディングパッド群同士が近接し、かつ、互いのボンディングパッド群の配列がずれた状態で前記第１の半導体チップ上に第１の絶縁性接着材を介して積層された第２の半導体チップと、
前記第２の半導体チップ上に第２の絶縁性接着材を介して搭載され、上面に配線群が形成された配線板と、
前記第１の半導体チップのボンディングパッド群に近い側の内部リード群の一部の内部リードと前記ボンディングパッド群の一部のボンディングパッドとを接続した第１のボンディングワイヤ群と、
前記第２の半導体チップのボンディングパッド群に近い側の内部リード群の一部の内部リードと前記ボンディングパッド群の一部のボンディングパッドとを接続した第２のボンディングワイヤ群と、
前記第１の半導体チップのボンディングパッド群の一部のボンディングパッドと前記配線板上の配線群の一部の配線の一端部とを接続した第３のボンディングワイヤ群と、
前記第２の半導体チップのボンディングパッド群の一部のボンディングパッドと前記配線板上の配線群の一部の配線の一端部とを接続した第４のボンディングワイヤ群と、
前記配線の他端部と前記各ボンディングパッド群から遠い側の内部リード群とを接続した第５のボンディングワイヤ群と、
前記リードフレームのダイパッド部、各内部リード群、各絶縁性接着材、各半導体チップ、配線板および各ボンディングワイヤ群を樹脂で封止した樹脂パッケージ
とを具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記配線板は、前記各半導体チップよりもサイズが小さいことを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記各半導体チップのボンディングパッド群のうちで、信号の入出力を行うパッドは、ボンディングパッド群に近い側の内部リードとの間で直接にワイヤボンディング接続がなされていることを特徴とする請求項３または４記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、特にリードフレーム上に半導体チップを搭載し、樹脂で封止したパッケージ構造を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パッドを全て半導体チップの所定の一辺に沿って設けた半導体チップを用いたボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）構造の半導体装置（パッケージ）が考えられている。このパッケージにおいては、パッドが一辺に設けられたチップを下層チップの辺端部に積層することで、チップサイズを縮小しながらワイヤボンディングを容易にしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、このパッドが一辺に設けられたチップをＴＳＯＰ（ｔｈｉｎ  ｓｍａｌｌ  ｏｕｔｌｉｎｅ  ｐａｃｋａｇｅ）構造の半導体装置（パッケージ）に用いようとすると以下に述べるような問題がある。
【０００４】
図５（ａ）、（ｂ）は、パッドが一辺にのみ設けられた半導体チップをリードフレーム上に搭載して樹脂封止したＴＳＯＰ構造の半導体装置の従来例を概略的に示す部分断面側面図および一部透視上面図である。
【０００５】
図５（ａ）、（ｂ）に示す半導体装置は、チップ50をリードフレームのダイパッド部51a 上に搭載し、接着材52によりチップをダイパッド部に固定し、リードフレームの一対の内部リード51b,51c 群とチップ上の一辺のパッド53群とをそれぞれボンディングワイヤ54群で接続し、リードフレームのダイパッド部51a 、内部リード51b,51c 群、接着材52、チップ50、ボンディングワイヤ54群を樹脂55で封止し、樹脂の両側に突出しているリードフレームの延長部51d を所望の外部端子として形成した構造を有する。
【０００６】
しかし、この半導体装置の組み立てに際しては、パッド53群とそれに近い側の内部リード51b 群とはボンディングワイヤ54群で従来通り接続できるが、パッド53群とそれから遠い側の内部リード51c 群とをボンディングワイヤ54群で接続しようとすると、ボンディングワイヤ54群を非常に長くしなければならず、後の樹脂封止の工程で樹脂によりボンディングワイヤ54群が流され易くなり、隣り合うボンディングワイヤ54同士が電気的に短絡し易くなる。
【特許文献１】特開２００１−１０２５１５号公報（第４−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、パッドが一辺に設けられた半導体チップをリードフレーム上に搭載して、パッドとは反対側の内部リードとパッドとをボンディングワイヤで支障なく接続でき、樹脂封止を支障なく行い得る半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体装置の第１の態様は、ダイパッド部およびそれぞれ複数の内部リードが配列された少なくとも一対の内部リード群を有するリードフレームと、素子形成面側のチップ一辺に沿って集中して配置されたボンディングパッド群を有し、前記リードフレームのダイパッド部上に接着材を介して搭載された半導体チップと、前記半導体チップ上に接着材を介して搭載され、上面に配線群が形成された配線板と、前記半導体チップのボンディングパッド群に近い側の内部リード群と前記ボンディングパッド群の一部とを接続した第１のボンディングワイヤ群と、前記ボンディングパッド群の一部と前記配線板上の配線群の一端部とを接続した第２のボンディングワイヤ群と、前記配線の他端部と前記半導体チップのボンディングパッド群から遠い側の内部リード群とを接続した第３のボンディングワイヤ群と、前記リードフレームのダイパッド部、内部リード群、接着材、半導体チップ、配線板およびボンディングワイヤ群を樹脂で封止した樹脂パッケージとを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体装置の第２の態様は、ダイパッド部およびそれぞれ複数の内部リードが配列された少なくとも一対の内部リード群を有するリードフレームと、素子形成面側のチップ一辺に沿って集中して配置された第１のボンディングパッド群を有し、前記リードフレームのダイパッド部上に接着材を介して搭載された第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップと同様の構成で第２のボンディングパッド群を有し、前記第１の半導体チップに対してボンディングパッド群同士が近接し、かつ、互いのボンディングパッド群の配列がずれた状態で前記第１の半導体チップ上に第１の絶縁性接着材を介して積層された第２の半導体チップと、前記第２の半導体チップ上に第２の絶縁性接着材を介して搭載され、上面に配線群が形成された配線板と、前記第１の半導体チップのボンディングパッド群に近い側の内部リード群の一部の内部リードと前記ボンディングパッド群の一部のボンディングパッドとを接続した第１のボンディングワイヤ群と、前記第２の半導体チップのボンディングパッド群に近い側の内部リード群の一部の内部リードと前記ボンディングパッド群の一部のボンディングパッドとを接続した第２のボンディングワイヤ群と、前記第１の半導体チップのボンディングパッド群の一部のボンディングパッドと前記配線板上の配線群の一部の配線の一端部とを接続した第３のボンディングワイヤ群と、前記第２の半導体チップのボンディングパッド群の一部のボンディングパッドと前記配線板上の配線群の一部の配線の一端部とを接続した第４のボンディングワイヤ群と、前記配線の他端部と前記各ボンディングパッド群から遠い側の内部リード群とを接続した第５のボンディングワイヤ群と、前記リードフレームのダイパッド部、各内部リード群、各絶縁性接着材、各半導体チップ、配線板および各ボンディングワイヤ群を樹脂で封止した樹脂パッケージとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体装置によれば、パッドが一辺に設けられた半導体チップをリードフレーム上に搭載して、パッドとは反対側の内部リードとパッドとをボンディングワイヤで支障なく接続でき、樹脂封止を支障なく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るＴＳＯＰ構造の半導体装置を概略的に示す部分断面側面図および一部透視上面図である。図２は、図１中のパッドが一辺に設けられた半導体チップにおけるパッドレイアウトの一例を示す平面図である。
【００１２】
図１（ａ）、（ｂ）および図２において、半導体装置１は半導体チップ10、ダイパッド部11aおよび内部リード11b、11c群を有するリードフレーム11、樹脂15、配線板20から構成される。
【００１３】
リードフレーム11の内部リード11b、11c群はそれぞれダイパッド部11aを挟んで対向する位置に設けられ、各群はそれぞれ複数の内部リードが配列されている。半導体チップ10は、素子形成面側のチップの一辺に沿って集中してボンディングパッド13群が配置されており、リードフレームのダイパッド部11a 上に接着材12を介して搭載されている。
【００１４】
配線板20はチップ10より小さい外形を有しており、チップ10上のほぼ中央部に絶縁性接着材21を介して搭載されている。配線板20の上面には一端部がチップ10のボンディングパッド13群と対向しかつ他端部が内部リード11c群に対向した配線22群が形成されている。
【００１５】
ボンディングワイヤ群は、３つのグループに分かれている。第１のボンディングワイヤ141 群は、チップ10のボンディングパッド13群に近い側の内部リード11b 群とボンディングパッド13群の一部とを接続している。第２のボンディングワイヤ142 群は、ボンディングパッド13群の一部と配線板20上の配線22群の一端部とを接続している。第３のボンディングワイヤ143 群は、前記配線22の他端部とチップのボンディングパッド13群から遠い側（ボンディングパッド13群が配置された辺と対向する辺側）の内部リード11c 群とを接続している。
【００１６】
樹脂15は、リードフレームのダイパッド部11a 、内部リード11b,11c 群、接着材12,21 、チップ10、配線板20およびボンディングワイヤ141 〜143 群を封止してパッケージを形成している。
【００１７】
そして、一対の内部リード群11b,11c に連なるリード部（リードフレームの一部）11d群が樹脂パッケージの少なくとも一対の対向辺から突出して外部端子とされている。
【００１８】
図１（ａ）、（ｂ）の半導体装置の製造に際しては、リードフレーム11のダイパッド部11a に接着固定されたチップ10上の中央部に、配線板20を搭載して接着固定する。そして、ボンディングパッド群に近い側の内部リード11b 群に対しては、ボンディングパッド13群の一部のボンディングパッドとの間でワイヤボンディング接続を行う。そして、ボンディングパッド13群の一部のボンディングパッドと配線板20上の配線22の一端部との間でワイヤボンディング接続を行い、さらに上記配線22の他端部とボンディングパッド群から遠い側（ボンディングパッド13群が配置された辺と対向する辺側）の内部リード11c 群との間でワイヤボンディング接続を行う。
【００１９】
図１（ａ）、（ｂ）の構成の半導体装置によれば、配線板20は、パッドが一辺に設けられたチップ10のボンディングパッド13群を、ボンディングパッド群から遠い側の内部リード11c 群に接続するための配線中継機能を有する。このように、チップ上のボンディングパッド13群から遠い側の内部リード11c 群に対する電気的接続は、配線板20を中継して行われており、配線板を中継しないで直接にワイヤボンディング接続を行う場合に比べて、ボンディングワイヤ142,143 群が短くて済む。その結果、ワイヤボンディング工程後に樹脂封止を行う際、ボンディングワイヤ142,143 群が流れたり、隣り合うボンディングワイヤ142 同士あるいはボンディングワイヤ143 同士が電気的に短絡するおそれがなくなり、信頼性が向上する。
【００２０】
なお、配線板20は、例えば６０μｍの厚さの薄い絶縁基材上にＣｕ配線パターンが形成されたものを用いることができる。上記絶縁基材として、フレキシブルなフィルムなどを用いてもよいが、ガラスエポキシ樹脂などのリジッドタイプのものを用いると、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。また、配線板として、シリコン基板上にアルミニウム配線パターンが形成されたものを用いると、チップと熱膨脹率などが近いので、配線板の反り、剥離などの問題が生じ難い。
【００２１】
また、チップ上のボンディングパッド13群のうちで、信号の入出力（Ｉ／Ｏ）を行う入出力パッドは、ボンディングパッド13群に近い側の内部リード11b との間で直接にワイヤボンディング接続を行うことにより、入出力系のパッケージ内配線の寄生容量が少なくなり、外来ノイズの影響を受ける割合が少なくなるので好ましい。
【００２２】
図３は、図１の半導体装置をメモリ集積回路装置（例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ）に適用した場合のリードフレームとそれに対応する外部端子の配列の一例を示す。
【００２３】
図３において、８ビット分の入出力（Ｉ／Ｏ）用の外部端子に連なる各内部リード11bは、チップ10上のボンディングパッド13群に近い側に位置しており、近くのボンディングパッド13群との間で直接にワイヤボンディング接続される。
【００２４】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態の半導体装置は、同じ種類および／または同じサイズのパッドが一辺に設けられた２つの半導体チップを、それぞれのパッド配列部が近接し、かつ、ずれた状態で絶縁性接着材を介して積層（スタック）して樹脂封止したパッケージ構造を有する。
【００２５】
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るＴＳＯＰ構造の半導体装置を概略的に示す部分断面側面図および一部透視上面図である。
【００２６】
図４（ａ）、（ｂ）に示す半導体装置は、第１の実施形態の半導体装置と比べて、２つの半導体チップ101,102 が積層されたチップ積層構造を有する点が異なり、その他は同じであるので図１中と同一符号を付している。
【００２７】
図４（ａ）、（ｂ）において、リードフレームは、ダイパッド部11a およびそれぞれ複数の内部リードが配列された互いに対向する少なくとも一対の内部リード11b,11c 群を有する。
【００２８】
第１のチップ101 は、素子形成面側のチップ一辺に沿って集中して配置された第１のボンディングパッド群131 を有し、ダイパッド部上に接着材12を介して搭載されたパッドが一辺に設けられたチップである。
【００２９】
第２のチップ102 は、第１のチップ101 と同様の構成で第２のボンディングパッド132群を有する片辺パッド方式のチップであって、第１のチップ101 に対してボンディングパッド群同士が近接し、かつ、互いのボンディングパッド群の配列がずれた状態で第１のチップ101 上に絶縁性接着材122 を介して積層されている。この場合、第２のチップ102 は、ウェハから個別に分離するスクライブ（ダイシング）工程に際してウェハ裏面に貼り付けられたフィルム上の絶縁性接着材が残ったものを前記絶縁性接着材122 として流用可能である。
【００３０】
配線板20は、第２のチップ102 上に絶縁性接着材21を介して搭載され、上面に配線22群が形成されたものである。この場合、配線板の各配線22の先端部は、ワイヤボンディングを容易に行えるように幅が広く形成されている。
【００３１】
ボンディングワイヤ群は、５つのグループに分かれている。第１のボンディングワイヤ141 群は、第１のチップ101 のボンディングパッド131 群の一部のボンディングパッドとそれに近い側の内部リード11b 群の一部の内部リードとを接続している。第２のボンディングワイヤ142 群は、第１のチップ101 のボンディングパッド131 群の一部のボンディングパッドと配線板20上の配線22群の一部の配線の一端部とを接続している。第３のボンディングワイヤ群は、前記配線22群の一部の配線の他端部と各ボンディングパッド群から遠い側の内部リード11c 群とを接続している。第４のボンディングワイヤ群は、第２のチップ102 のボンディングパッド132 群の一部のボンディングパッドとそれに近い側の内部リード11b 群の一部の内部リードとを接続している。第５のボンディングワイヤ群は、第２のチップ102 のボンディングパッド132 群の一部のボンディングパッドと配線板20上の配線22群の一部の配線の一端部とを接続している。
【００３２】
樹脂15は、リードフレームのダイパッド部11a 、内部リード11b,11c 群、絶縁性接着材12,122,21 、チップ101,102 、配線板20およびボンディングワイヤ141 〜145 群を封止してパッケージを形成している。
【００３３】
そして、一対の内部リード群11b,11c に連なるリード部（リードフレームの一部）11d群が樹脂パッケージの少なくとも一対の対向辺から突出して外部端子とされている。
【００３４】
なお、上記構成の半導体装置の製造に際しては、リードフレームのダイパッド11a 部に接着固定された第１のチップ101 上に、第１のチップのパッド131 群が露出するように少しずらして第２のチップ102 を搭載して接着固定する。さらに、第２チップ102 上に、チップより小さい配線板20を搭載して接着固定する。そして、各チップ101,102 について、チップと一方側の内部リード11b 群との間、チップと配線板20との間、他方側の内部リード11c 群と配線板20との間にそれぞれワイヤボンディング接続を行う。
【００３５】
但し、図４（ａ）、（ｂ）中に○印で示す箇所のように、第１のチップ101 と第２のチップ102 を同電位の基板配線にワイヤボンディング接続を行う場合、まず、第２のチップ102 のパッド132 上にワイヤボンディングによりバンプを形成し、第１のチップ101 のパッド131 から第２のチップ102 のパッド132 上のバンプにワイヤボンディングを行い、既にボンディングが行われている第２のチップ102 のパッド132 上のバンプの上から基板配線22へワイヤボンディングを行うことが可能である。
【００３６】
図４（ａ）、（ｂ）の構成のチップ積層構造によれば、配線板20は各チップ101,102 に対して配線中継機能を有し、チップのボンディングパッド131,132 群の約半数以下のボンディングパッドに対する配線中継機能を果たす。この場合、配線板20は、下層側の各チップ101,102 よりもサイズが小さいものであり、部材コストが少なくて済み、パッケージング後にチップから剥離するおそれが少なく、信頼性が高い。
【００３７】
本発明は、前記したＴＳＯＰ構造に限らず、例えば四辺に外部端子を有するパッケージ構造を有する半導体装置などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＴＳＯＰ構造の半導体装置を概略的に示す部分断面側面図および一部透視上面図。
【図２】図１中の片辺パッド方式の半導体チップ上のパッドレイアウトの一例を示す平面図。
【図３】図１の半導体装置をメモリ集積回路装置に適用した場合のリードフレームとそれに対応する外部端子の配列の一例を示す平面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るＴＳＯＰ構造の半導体装置を概略的に示す部分断面側面図および一部透視上面図。
【図５】片辺パッド方式の半導体チップをリードフレーム上に搭載して樹脂封止したＴＳＯＰ構造の半導体装置の従来例を概略的に示す部分断面側面図および一部透視上面図。
【符号の説明】
【００３９】
10…片辺パッド方式の半導体チップ、11a …ダイパッド部、11b,11c …内部リード、11d…リード部、12,21 …絶縁性の接着材、13…ボンディングパッド、141 …第１のボンディングワイヤ、142 …第２のボンディングワイヤ、143 …第３のボンディングワイヤ、15…樹脂、20…配線板、22…配線。
【図１】
2005303185.tif 000003
【図２】
2005303185.tif 000004
【図３】
2005303185.tif 000005
【図４】
2005303185.tif 000006
【図５】
2005303185.tif 000007