(57)【要約】【課題】ワイヤボンディング不良の発生を抑制した半導体装置を提供する。【解決手段】半導体チップと、半導体チップを搭載するダイパッドと、ダイパッド上に半導体装置に接着するためのダイボンド材と、ダイパッドの周縁部に形成された溝構造と、溝構造に連結され、半導体チップの下面からはみ出したダイボンド材を溜める液溜まり構造と、を備えた。【選択図】図１
2013105768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、前記半導体チップを搭載するダイパッドと、前記ダイパッド上に半導体装置に接着するためのダイボンド材と、前記ダイパッドの周縁部に形成された溝構造と、前記溝構造に連結され、前記半導体チップの下面からはみ出したダイボンド材を溜める液溜まり構造と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
回路基板またはセラミック基板上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
リードフレーム上に形成され、溝構造と液溜まり構造との連結溝構造をダイパッド支持部上に形成した請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
リードフレーム上に形成され、ダイパッド支持部上に前記液溜まり構造を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記溝構造の断面形状が三角形形状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半導体装置。
【請求項６】
前記溝構造に用いられる表面材料のダイボンド材に対しての濡れ性が、基板表面材料に対しての濡れ性よりも高いことを特徴とする請求１から５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
半導体チップ上のワイヤーボンディングパッドと、リードフレームあるいは回路基板上のワイヤーボンディングパッドとを電気的に接続するための金属ワイヤを備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体チップ、金属ワイヤー、リードフレームあるいは回路基板上のワイヤーボンディングパッドの少なくとも一部が樹脂材料によって封止されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイシングによりウェハーから個片化されたイメージセンサなどの半導体チップは、ダイボンド材と呼ばれる接着剤により、リードフレームや、回路基板のダイパッド部に接着される(ダイボンディング)。このダイボンディング工程では、作業性やコスト面からペースト状のダイボンド材をディスペンサにて滴下し、半導体チップをダイパッドに接着する方法が一般的である。
【０００３】
ダイボンド材の濡れ広がりが不足すると、半導体チップの接着強度が減少し、その後の熱工程における熱応力や物理的な衝撃での剥がれが生じる。また、ワイヤーボンディングにおいて、半導体チップの下面にダイボンド材が充填されていないことにより、荷重や超音波が十分に加えられないという問題が生じる。
そこで、ダイボンド材を半導体チップの下面からはみ出すだけの量を塗布することによって、半導体チップの下面にダイボンド材を完全に充填させている。
【０００４】
しかし、この方法では、ダイボンド材がダイパッドをはみ出し、ワイヤボンディングパッド上に乗り上げてしまうため、ワイヤボンディング不良が発生するという問題があった。
そこで、ダイパッド面積や、ワイヤボンディングパッドとダイパッドとの間の距離を増加させると、ワイヤが長くなり、樹脂封止領域が増加する。この結果、ワイヤーの信頼性低下や樹脂使用量の増加というデメリットが生じるため、ワイヤーボンディングパッド-ダイパッド間距離には制限がある。
【０００５】
この問題に対して、ダイパッド周縁部に半導体チップの端辺に沿う方向の直線状の突起部や、ダイパッド方向を向いた凸構造を配置することで、ダイボンド材のはみ出しを防止する技術が考えられ、既に知られている。
この技術は、ダイボンド材の塗布量ばらつきにも対応する効果が得られる。また、突起部に代えて直線状の溝部を形成する技術も考えられている。
【０００６】
しかし近年、パッケージサイズの減少に伴い、ダイパッド-ワイヤーボンディングパッド間距離が短くなっている。このため、前述した方法では、ダイパッドをはみ出したダイボンド材がワイヤーボンディングパッドに到達し乗り上げてしまう。
そこで、ワイヤボンディング不良の発生を抑制することを目的とする提案がなされている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００７】
特許文献１〜３に記載の発明は、いずれも、半導体チップ搭載部の表面に塗布したダイボンド材を、その上に載せる半導体チップの下面の端部まで完全に充填させ、半導体チップ下面をはみ出したダイボンド材が、ワイヤボンディングパッド上、半導体チップ上面への乗り上げを防止することを目的としている。
【０００８】
特許文献１に記載の発明は、ダイパッド周縁部分を突出させた構造とすることで、ダムの様にダイボンド材がダイパッド外側にはみ出すことを防止している。
特許文献２に記載の発明では、ダイパッド周縁部分に矩形形状の溝構造を作製することにより、半導体チップ下面からはみ出したダイボンド材が溝部分に貯まり、溝の外周にダイボンド材が流れ出すことを防止している。
特許文献３に記載の発明では、ダイパット外周部にダイパッド方向を向いた半導体チップよりも低い凸形状の突起を作製し、はみ出したダイボンド材を凸部の先端から両側へと導くことにより、半導体チップとワイヤボンディングパッドへの乗り上げを防止している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に記載の技術では余分なダイボンド材が半導体チップ上面に乗り上げてしまい、半導体チップ上面にあるパッドを汚染してしまう。このため、ワイヤーボンディング不良を防止することができない。
また、特許文献２に記載の技術では、この方法でははみ出したダイボンド材が多くなると、結局溝の外側にダイボンド材がはみ出てしまい、ワイヤボンディング不良が発生する問題を解決できない。
また、特許文献３に記載の技術では、半導体チップ-ワイヤボンディングパッド間距離１ｍｍ以下と小さい場合や、ダイボンド材の粘度が低い場合、凸形状突起により導かれたダイボンド材がワイヤーディングパッドに乗り上げてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、ワイヤボンディング不良の発生を抑制した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】
【００１１】
本発明に係る半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップを搭載するダイパッドと、前記ダイパッド上に半導体装置に接着するためのダイボンド材と、前記ダイパッドの周縁部に形成された溝構造と、前記溝構造に連結され、前記半導体チップの下面からはみ出したダイボンド材を溜める液溜まり構造と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ワイヤボンディング不良の発生を抑制した半導体装置の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】(a)は、本発明に係る半導体装置に用いられる基板の一例を示す上面図であり、(b)は、(a)のIｂ−Iｂ線断面図であり、(c)は、完成後の半導体装置の側面断面図の一例である。
【図２】本発明に係る半導体装置に用いられるリードフレームの一例を示す上面図である。
【図３】本発明に係る半導体装置に用いられる基板の他の一例を示す側面断面図である。
【図４】本発明に係る半導体装置に用いられる基板の他の一例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る半導体装置の実施の形態を説明する。
本発明に係る半導体装置は、以下の特徴を有する。
本発明に係る半導体装置は、半導体チップと、半導体チップを搭載する任意形状のダイボンドパッドと、半導体チップとダイボンドパッドを接着するダイボンド材と、ダイボンドパッド周縁部に作製された溝構造と、溝構造に作製された液溜まり構造とを有する半導体装置であり、はみ出したダイボンド材を、溝構造を伝わって液溜まり構造に導くことにより、ワイヤボンディングパッドへの乗り上げを防止することができるようにしたものである。
本発明に係る半導体装置は、表面実装型の集積回路のみならず挿入型の集積回路に適用できる。
【００１５】
＜実施の形態１＞
上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。尚、本実施の形態では、半導体装置がBGA(Ball Grid Array)の場合で説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
図１(a)は、本発明に係る半導体装置に用いられる基板の一実施の形態を示す上面図であり、図１(b)は、図１(a)のIｂ−Iｂ線断面図であり、図１(c)は、完成後の半導体装置の側面断面図の一例である。
【００１６】
図１(c)に示す半導体装置は、基板10と、ダイパッド11と、溝構造12と、液溜まり構造13と、ワイヤボンディングパッド14,19と、ソルダーボール16と、半導体チップ17と、モールド樹脂18と、を有する。
【００１７】
図１(a)、(b)に示すダイパッド11は、半導体チップ17を搭載する任意形状のパッドであり金属からなる。基板10は、例えば、ガラスエポキシかセラミックスパッケージのパッケージ部材からなる。基板10の材質がガラスエポキシの場合は、表面が樹脂材料(レジスト、エポキシ)となり、セラミクスパッケージの場合は、セラミクスとなる。基板10のダイパッド11の外周部には溝構造12が形成されている。溝構造12には液溜まり構造12が連結されている。基板10のワイヤボンディングパッド14の外周には、ワイヤボンディングパッド14とめっきスルーホールによって導通するソルダーボール11が縦横にグリッド状に配置されている。
【００１８】
半導体チップ17をダイパッド11に固着させる際、接着材として使用されるダイボンド材が半導体チップの下面からはみ出してしまうが、はみ出したダイボンド材は溝構造12を伝って液溜まり構造13に集まって溜まるようになっている。このため、ダイボンド材が溝構造12を乗り越えてワイヤボンディングパッド14に到達することを防止することができる。このような構成により、ワイヤボンディングパッド14へのダイボンド材の乗り上げが生じないので、後工程である、金属ワイヤとしてのボンディングワイヤ20を用いたワイヤボンディング工程での不良の発生を防止することができる。
【００１９】
なお、液溜まり構造13は、本実施の形態では矩形となっているが、溝構造12と連結し、はみ出したダイボンド材が集まる構成となっていれば良く、その形状は矩形には限定されない。また、液溜まり構造13は、本実施の形態では四隅に配置されているが、四隅に限定されない。尚、図１(a)、(b)の構造はリードフレームではなく、回路基板あるいはセラミック基板の場合となる。
【００２０】
＜実施の形態２＞
図２は、本発明に係る半導体装置に用いられるリードフレームの一例を示す上面図である。
半導体装置は、不図示の半導体チップと、半導体チップを搭載するダイパッド11と、ダイパッド11の周縁部に作製された溝構造12と、溝構造12に連結され、余分なダイボンド材が溝構造12を伝わって貯蔵される液溜まり構造13と、不図示のモールド樹脂と、を有するものである。ダイパッド11を支持する支持部15上に溝構造12と液溜まり構造13とを連結する溝部が形成されている。
このような構成によって、半導体チップの下面からはみ出したダイボンド材が溝構造12を伝わって液溜まり構造13に集められて溜まるため、溝構造12の外周にダイボンド材がはみ出すことは無い。従って、ダイパッド11の下面にダイボンド材が回り込むことを防止することができる。
【００２１】
尚、図２に示すリードフレームは、ワイヤボンディングの2ndボンディングを行うリード側の電極を台形領域に形成する。台形領域にはワイヤボンディングの2ndパッドが複数整列されており、半導体チップがダイボンドパッド11にダイボンドされた場合、半導体チップのパッドと台形領域に整列した複数の2ndパッドとがボンディングワイヤにより電気的に接続される。
【００２２】
＜実施の形態３＞
図３は、本発明に係る半導体装置に用いられる基板の他の一例を示す上面図である。
同図において、ダイパッド周縁部の溝構造12の断面形状が矩形ではなく、三角形形状の構造の本発明を実施した半導体装置の断面図である。
図３に示すように、半導体チップ21をダイパッド11に搭載するときに、ダイボンド材22は半導体チップ21の下面よりはみ出す。溝構造12の断面形状が矩形形状の場合、ダイボンド材22の表面張力により、順調に溝構造12にダイボンド材22が入らないおそれがある。この場合、ワイヤーボンディングパッド14上にダイボンド材22が乗り上げたり、半導体チップ21の上に乗り上げてしまう。その結果、ワイヤボンディング不良が発生する。
【００２３】
溝構造12を図３に示すように、三角形断面形状とすることで、ダイボンド材22が表面張力によって妨げられることなく、溝構造12に入り込む。このことにより、ダイボンド材22のワイヤボンディングパッド14への乗り上げや、半導体チップ22への乗り上げを防止することができる。その結果、ワイヤボンディング不良を防止することができる。
また、この三角形断面形状を持つ溝構造12は、回路基板、セラミック基板、リードフレームのいずれの場合でも適用できる。
【００２４】
＜実施の形態４＞
図４は、本発明に係る半導体装置に用いられる基板の他の一例を示す上面図である。
同図に示す基板は、溝構造12部分の材料をダイボンド材22が濡れやすい材料としたものである。
溝構造12の材料をダイボンド材22の濡れ性が大きい材料とすることで、半導体チップ21下面からはみ出したダイボンド材22が溝構造12からワイヤボンディングパッド14方向にはみ出したとしても、ダイボンド材22が図４の矢印方向に流れやすいため、ワイヤボンディングパッド14にダイボンド材22が乗り上げることを防止できる。例えば、半導体チップと基板の線膨張係数の不一致により熱応力の緩和のため、低弾性率であるシリコーンダイボンド材が使用されている。このシリコーンダイボンド材はAu表面での濡れ性が良いため、溝構造12の表面をAuとすることにより、この効果を得られる。
【００２５】
＜作用効果＞
半導体チップとワイヤーボンディングパッドの距離が1mm以下と小さい場合や、ダイボンド材の粘度が低い場合にも、ダイボンド材のワイヤーボンディングパッドへの乗り上げを防止できる。
これは、ダイパッドの周縁部に、半導体チップ下面をはみ出したダイボンド材が流れ込む溝構造を持ち、その溝構造に液溜まり構造を作製することにより、溝構造より外周へダイボンド材がはみ出すことが無くなるためである。
以上のことより、ワイヤーボンディングパッドへのダイボンド材乗り上げを防止できる。
【００２６】
尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。例えば、上述の説明では、半導体装置がBGAの場合で説明したが、LGA,SOP,SOJ,CFP,SOT,QFP,PLCC,LLCC,TCP,LLP,DFN,COB,COF,COGを含む表面実装型やDOパッケージ、TOパッケージ、DIP,SIP,ZIP,PGAを含む挿入型に適用してもよい。
【００２７】
ここで、LGAはLand Grid Arrayの略であり、SOPはSmall Outline Packageの略であり、SOJはSmall Outline J-leadedの略であり、CFPはCeramic Flat Packageの略であり、SOTはSmall Outline Transistorの略であり、QFPはQuad Flat Packageの略である。
PLCCはPlastic Leaded Chip Carrierの略であり、LLCCはLead Less Chip Carrierの略であり、TCPはTape Carrier Packageの略であり、LLPはLeadless Leadframe Packageの略であり、DFNはDual Flatpack No-leadedの略である。
COBはChip On Boardの略であり、COFはChip On Filmの略であり、COGはChip On Glassの略であり、SOJはSmall Outline J-leadedの略であり、CFPはCeramic Flat Packageの略であり、SOTはSmall Outline Transistorの略である。
QFPはQuad Flat Packageの略であり、PLCCはPlastic Leaded Chip Carrierの略であり、LLCCはLead Less Chip Carrierの略であり、TCPはTape Carrier Packageの略であり、LLPはLeadless Leadframe Packageの略であり、DFNはDual Flatpackage No-leadedの略である。
【符号の説明】
【００２８】
１０    基板
１１    ダイパッド
１２    溝構造
１３    液溜まり構造
１４、１９    ワイヤボンディングパッド
１５    支持部
１６    ソルダーボール
１７、２１    半導体チップ
１８    モールド樹脂
２０    ボンディングワイヤ
２２    ダイボンド材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開平３−８５７３５号公報
【特許文献２】特開平２−２８３０４１号公報
【特許文献３】特開２００８−１９２６６０号公報
【図１】
2013105768.tif 000003
【図２】
2013105768.tif 000004
【図３】
2013105768.tif 000005
【図４】
2013105768.tif 000006