(57)【要約】【課題】接合強度を確保することができ、小型であっても多ピン化も実現できる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体チップ１と、この半導体チップ１を搭載した搭載部と半導体チップ１の外周に内部端子８が対向した複数の導体４とを有したパッケージ２（基台）と、半導体チップ１の電極パッド３と導体４の内部端子８とを接続したワイヤ５とを具備した半導体装置において、内部端子８を、半導体チップ１に対向した先端側が広がった形状とする。これにより、電極パッド３から延ばされるワイヤ５の方向に関わらずセカンドボンドを確実に内部端子８上に収めることができ、接合強度を確保できる。【選択図】図５
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【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した搭載部と前記半導体チップの外周に内部端子が対向した複数の導体とを有した基台と、前記半導体チップの電極パッドと前記導体の内部端子とを接続したワイヤとを具備した半導体装置において、前記内部端子は前記半導体チップに対向した先端側が広がった形状であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
複数の導体の内部端子は半導体チップの外周に沿って千鳥配置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】
千鳥配置された内部端子の内、半導体チップにより近い内部端子に比べてより遠い内部端子が厚く形成されていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体チップを基台に搭載しワイヤボンドした半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置を図１０および図１１に示す。半導体装置は、半導体チップ１と、半導体チップ１を搭載した凹状のパッケージ（基台）２と、半導体チップ１の電極パッド３とパッケージ２に配列された導体４とを接続したワイヤ５と、パッケージ２の上面に封着剤６により接着されパッケージ２内を保護するガラス７とを有している。パッケージ２において、導体４の内部端子８は内周の段差部に並び、外部端子９は下面に並んでいる。
【０００３】
半導体装置を製造する際のワイヤボンド工程を図１２および図１３に示す。キャピラリ２１から出たワイヤ５の端部に放電によりボールを作り（図示せず）、半導体チップ１の電極パッド３に押し付けながら超音波振動を加えてファーストボンド接合を行い、ループ形成を行い、ループ端部を内部端子８に押し付けながら超音波振動を加えてセカンドボンド接合を行い、最後にワイヤ５を引きちぎる。この動作を対応する各組の電極パッド３と内部端子８とについて行う。多ピン化のために内部端子８を千鳥配置としたものも見られる（特許文献１）。
【特許文献１】特開平２−２７８７４２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来の内部端子８は図示したように矩形状であり、そこにワイヤ５を押し付けることで行うセカンドボンドはクレセント状となるため、内部端子８の幅とワイヤ５の方向との関係によっては問題を生じる。
【０００５】
つまり、内部端子８の中心線とワイヤ５の延び方向とが一致するかそれに近いときはセカンドボンドが内部端子８内に収まるものの、角度を持つときはセカンドボンドが内部端子８からはみ出し、接合強度が確保できなくなる。これはパッケージ２の多ピン化のために内部端子８を細くするときに顕在化する問題である。特許文献１のパッケージでも千鳥配置とした内部端子は矩形状であり、上述の問題は存在し、多ピン化に限界がある。
【０００６】
多ピン化のためには、パッケージ２を複数層で構成し（図１０では３層としている）、内部端子８を層を変えて多段に配置するという手法もあるが、パッケージ２が厚くなり、平面サイズも大きくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑み、接合強度を確保することができ、小型であっても多ピン化も実現でき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】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップを搭載した搭載部と前記半導体チップの外周に内部端子が対向した複数の導体とを有した基台と、前記半導体チップの電極パッドと前記導体の内部端子とを接続したワイヤとを具備した半導体装置において、前記内部端子は、前記半導体チップに対向した先端側が広がった形状としたことを特徴とする。これにより、電極パッドから延ばされるワイヤの方向に関わらずセカンドボンドを確実に内部端子上に収めることができ、接合強度を確保できる。
【０００９】
複数の導体の内部端子は半導体チップの外周に沿って千鳥配置されていることを特徴とする。これにより内部端子の高密度配置、多ピン化が可能となる。
千鳥配置された内部端子の内、半導体チップにより近い内部端子（内側の内部端子）に比べてより遠い内部端子（外側の内部端子）が厚く形成されていることを特徴とする。外側の内部端子に接続するワイヤの位置が高くなるため、高密度配置であっても、内側の内部端子とのショートを確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体装置は、内部端子を先端側が広がった形状、いわゆる扇形状としたことで、電極パッドから延ばされるワイヤの方向に関わらずセカンドボンドを確実に内部端子上に収めることができ、接合強度を確保できる。この内部端子の扇形状は、セカンドボンドに必要な無駄のない的確な形状であり、材料も少なくて済み、セカンドボンドのねらい位置を内部端子自身が明示できボンド位置の標準化ができる。
【００１１】
内部端子を千鳥配置とすることにより、各内部端子を必要サイズに保ちながら極限まで高密度配置することが可能になる。つまり、一般的な千鳥配置は、縦または横のいずれかの方向のみに内部端子の一部がオーバーラップしたものであるが、本発明での千鳥配置は、内部端子が扇形状であるため、縦横の両方についてオーバーラップしたものとすることができる。内部端子を１列に配置するのに比べて奥行きを必要とするものの、それでも矩形の内部端子を１段または多段に配置するのに比べて必要面積は小さい。よって、基台（および半導体装置）を小型のまま多ピン化を図ることができる。
【００１２】
さらに、千鳥配置する内側の内部端子に比べて外側の内部端子を厚く形成すると、その分、外側の内部端子に接続したワイヤの位置も高くなり、高密度配置としていても、内側の内部端子との間に隙間を確保してショートの発生を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態の半導体装置の一部を示す断面図、図２は同半導体装置に使用するパッケージの斜視図、図３は同パッケージの分解斜視図である。半導体装置の全体構成は先の図１０とほぼ同様なので図１０を援用する。
【００１４】
半導体装置は、半導体チップ１と、半導体チップ１を搭載した凹状のパッケージ（基台）２と、半導体チップ１の電極パッド３とパッケージ２に配列された導体４とを接続したワイヤ５と、パッケージ２の上面に封着剤６により接着されパッケージ２内を保護するガラス７とを有している。パッケージ２において、複数の導体４の内部端子８は内周の段差部に並び、外部端子９は下面に並んでいる。１０は半導体チップ１をパッケージ２内に接着したＡｇペーストである。
【００１５】
詳述する。パッケージ２は、第１のセラミック層１１と第２のセラミック層１２と第３のセラミック層１３とを積層して形成されている。第１のセラミック層１１は平板状であり、第２のセラミック層１２および第３のセラミック層１３は中央部が四角形に開口され枠状となっていて、第３のセラミック層１３の開口がより大きいため対向する１対の内周面に上述の段差部がある。
【００１６】
第１のセラミック層１１の中央部は半導体チップ１のための搭載部となっている。第１のセラミック層１１と第２のセラミック層１２とにわたって上述の導体４が設けられている。第１のセラミック層１１には、外部端子９とされた下面配線とキャスタレーション１４（側面）と上面配線１５とがある。第２のセラミック層１２には、内部端子８を各々有する上面配線１６と、この上面配線１６と上述の上面配線１５とを接続するビア１７とがある。
【００１７】
上面配線１６は、段差部の上面においては、その内周側の端辺と交わる方向に延びるように、かつ、互いに一定の間隔を有するように平行に配列されていて、その内周側の端部である内部端子８が半導体チップ１の外周に対向するようになっている。各内部端子８の形状は、半導体チップ１に対向する先端側が広がった形状、いわゆる扇形状である。
【００１８】
上記の半導体装置の製造方法について説明する。
パッケージは次のように作製する。セラミック層の材料となるグリーンシート（以下、単にセラミック層という）を用意する。
【００１９】
第１のセラミック層１１には、キャスタレーション１４となる部分を打ち抜き、たとえばタングステンからなる金属ペースト（以下同様）を塗布する。また外部端子９および上面配線１５に対応する部分に金属ペーストをスクリーン印刷法により塗布する。
【００２０】
第２のセラミック層１２にはビア１７となる部分と中央部を打ち抜き、ビア１７となる部分に金属ペーストを充填する。また内部端子８、上面配線１６に対応する部分に金属ペーストをスクリーン印刷法により塗布する。第３のセラミック層１３は中央部を打ち抜く。
【００２１】
第１のセラミック層１１と第２のセラミック層１２と第３のセラミック層１３とを、平坦化を図る必要のある箇所については金属ペーストの表面を押圧した後、積層し、圧着し、焼成する。表面に露出する外部端子９、キャスタレーション１４、内部端子８を含む上面配線１６に、たとえばニッケル、その上に金といっためっきを施す。
【００２２】
このように作製されたパッケージ２の搭載部にＡｇペースト１０を塗布し、ウェーハから個片化した半導体チップ１をピックアップして搭載し、半導体チップ１の電極パッド３とパッケージ２の内部端子８とをワイヤ５で接続するワイヤボンドを行う。ワイヤボンド後に、パッケージ２の上面に封着剤６を塗布し、そこにガラス７を搭載し、ＵＶ照射により封着剤６を硬化させる。
【００２３】
ワイヤボンドの際には、図４、図５に示すように、キャピラリ２１から出たワイヤ５の一端を放電により溶融させ、半導体チップ１の電極パッド３に押し付けながら超音波振動を加えてファーストボンド接合を行い、ループ形成し、内部端子８に押し付けながら超音波振動を加えてセカンドボンド接合を行い、ワイヤ５を引きちぎる、という動作を繰り返す。
【００２４】
このときに、内部端子８が上述のように先端側が広がった扇形状であるため、ワイヤ５の延び方向が内部端子８の中心線の方向と異なっていても、セカンドボンドが内部端子８からはみ出すことはなく、接合強度が確保できる。
【００２５】
内部端子８の扇形状の中心角は、当該パッケージ２でどこまでワイヤ角度を許容するかという設計値から決めればよい。図６は内部端子８部分を拡大図示している。この内部端子８は上面配線１６の直線状部分から曲線状に広がる肩部を持った扇形状である。ワイヤ５の延び方向を、内部端子８の中心線と一致する場合を実線で示し、その両側、最大の角度を持つときの限界位置Ａ，Ｂを２点鎖線で示している。この扇形状は、ワイヤ角度の許容範囲をＡ〜Ｂの範囲とするときに、セカンドボンドを内部端子８に収めるのに十分な形状である。
【００２６】
内部端子８の扇形状は、先に図示した形状に限らず、ワイヤ５の方向が許容範囲で変化してもセカンドボンドが必ず内部端子８に収まるという前提下で種々に変形可能である。図７（ａ）に示す内部端子８は、上面配線１６の直線状部分からから垂直に広がる肩部を持った扇形状であり、先端の両角は落とされている。図７（ｂ）に示す内部端子８は、上面配線１６の直線状部分が図７（ａ）に示すものより幅広く、その直線状部分から漸次に（肩部を持たず）広がっている。先端の両角は落とされており、先端は円弧状ではなく直線状である。図７（ｃ）に示す内部端子８は、ワイヤ５を２本接続可能とするよう幅方向に広げたものである。
【００２７】
これらの内部端子８の扇形状は、セカンドボンドに必要な無駄のない的確な形状であり、材料も少なくて済み、セカンドボンドのねらい位置を内部端子８自身が明示でき、ボンド位置の標準化ができる。
【００２８】
図８に示すように、内部端子８（８ａ，８ｂ）を半導体チップ１の外周に沿って千鳥配置すれば、各内部端子８を必要サイズに保ちながら極限まで高密度配置することが可能になる。内部端子８が扇形状であるため、隣り合う内部端子８どうし、縦横（図中の上下左右）の両方についてオーバーラップしたものとすることができるのである。内部端子８を１列に配置する（たとえば図５）のに比べて、奥行きを必要とするものの、それでも矩形の内部端子を１段または多段に配置する従来型に比べて必要面積は小さい。よって、パッケージ２（および半導体装置）を小型のまま多ピン化を実現できる。
【００２９】
図９（ａ）（ｂ）に示すように、千鳥配置する内部端子８の内、半導体チップ１により近い内側の内部端子８ａに比べてより遠い外側の内部端子８ｂを厚く形成すれば、内部端子８ｂに接続するワイヤ５の位置が高くなるため、高密度配置であっても、ワイヤ５と内部端子８ａの上面との隙間Ｃを確保してショートを確実に防止できる。
【００３０】
このように厚みの異なる内部端子８ａ，内部端子８ｂを形成するには、第２のセラミック層１２の上面の内部端子８、上面配線１６に対応する箇所に金属ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、必要箇所を押圧する。次に内部端子８ｂの部分について、別のスクリーンマスクを用いて２回目の金属ペースト塗布を行う。このときには、第２のセラミック層１２の上面は既に１回目の金属ペースト塗布が行なわれているため平坦ではないが、スクリーンマスクの形状と下降位置とを適切に設定することで、部分的な２回目の塗布も問題なく行うことができる。２回目の金属ペースト塗布後、平坦化のために内部端子８ｂの部分を押圧する。
【００３１】
なお内部端子８ｂの厚みの確保は、上記した金属ペーストの部分的な塗布に限られず、たとえばめっき厚を部分的に変更することによってもよい。千鳥配置された外側の内部端子８ｂが、内側の内部端子８ｂよりも高くなればよいのである。
【００３２】
さらには、内部端子８（８ａ，８ｂ）が上述のように先端側が広がった形状であればよいのであって、パッケージ２自体も上述のセラミックを材料とした凹状のものに限られず、例えば有機基板であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の半導体装置は、小型、多ピンを実現できるもので、種々の電子機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態の半導体装置の一部を示す断面図
【図２】図１の半導体装置に使用するパッケージの斜視図
【図３】図２のパッケージの分解斜視図
【図４】図１の半導体装置を製造するワイヤボンド時の断面図
【図５】ワイヤボンド部分の平面図
【図６】ワイヤボンド部分の一部拡大図
【図７】内部端子の変形例を示す図
【図８】本発明の他の実施形態の半導体装置のワイヤボンド部分の平面図
【図９】本発明のさらに他の実施形態の半導体装置のワイヤボンド部分の平面図および断面図
【図１０】従来の半導体装置の断面図
【図１１】図１０の半導体装置に使用するパッケージの斜視図
【図１２】図１０の半導体装置のワイヤボンド部分の断面図
【図１３】図１０の半導体装置のワイヤボンド部分の平面図
【符号の説明】
【００３５】
１    半導体チップ
２    パッケージ
３    電極パッド
４    導体
５    ワイヤ
８    内部端子
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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