(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部リードと電気的に接続する電極部を有する半導体装置において、前記電極部の領域が前記半導体装置表面より窪んでおり、前記電極部が前記半導体装置の端縁部に面する領域に形成される場合は三面の側壁を有し、前記半導体装置の角縁部に面する領域に形成される場合は二面の側壁を有し、一つの窪みの底面に複数の前記電極部を形成することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
外部リードと電気的に接続する電極部を有する半導体装置において、前記電極部の領域が前記半導体装置表面より窪んでいる領域と窪んでいない領域との両方の領域に形成されており、前記窪んでいる領域が前記半導体装置の端縁部に面する領域に形成される場合は三面の側壁を有し、前記半導体装置の角縁部に面する領域に形成される場合は二面の側壁を有し、一つの窪みの底面に複数の前記電極部を形成することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記窪みの側壁に半導体回路を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、1．半導体装置のパッケージにおいて、従来よりも厚みの薄い加工が可能な半導体装置。2．電極間ピッチも狭めることが可能な半導体装置。3．バンプを用いて実装高さを低くすることが可能な半導体装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置はSi基板等の半導体表面に回路を形成したチップをリードフレーム上にのせ、樹脂で封止させ、パッケージ加工を行い、信頼性を確保していた。
【０００３】
従来、半導体装置表面の電極より金属細線を用いてリードフレームと半導体装置を電気的に接続を行い、樹脂封止したパッケージを用いてきた。
【０００４】
図１６（ａ）に従来のパッケージを示す。図１６（ａ）は半導体装置１３がリードフレーム上１６にのせられ、金属細線を介して半導体装置表面の電極からリードフレームまでが電気的に接続されている状態を示す。従来、金属細線は破断することが無いように円弧を描くようにして接続されるためパッケージの保護樹脂は信頼性を確保するために、この金属細線の高さよりさらに厚く形成される必要があった。そのため、パッケージを薄くするには半導体装置自身の厚みを薄くしたりリードフレームの厚みを薄くする改善がなされてきた。
【０００５】
しかし、半導体装置の厚みもリードフレームの厚みもパッケージを組み立てるための最低限の機械強度は維持する必要があるためパッケージの薄型化が困難となってきた。
【０００６】
図１６（ｂ）に従来の金属細線のボンデイング状態を示す。半導体装置の電極部にあるボールが横方向に大きく広がっている。このためボンデイング間隔がボールの広がり分、広くしなければならず、電極間ピッチを狭めることができなかった。図１６（ｃ）に従来の金バンプの実装状態を示す。パンプの高さ分、実装高さが高くなっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、1．従来と同じ金属細線でもパッケージの厚みを薄くすることができる半導体装置の構造である。2．金属細線のボンデイングにおいてつぶれたボールが電極より外に広がらないことで、半導体装置の電極間ピッチも狭めることが可能な半導体装置の構造である。3．バンプ付きの半導体装置で電極を窪ませた分だけ実装高さを低くできる半導体装置の構造である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は1．半導体装置表面の電極部を半導体装置表面より窪ませることにより、半導体装置電極部とパッケージリードを接続する金属線の高さを低くし、従来よりも厚みの薄いパッケージが可能となる半導体装置の構造である。2．半導体装置表面の電極部を半導体装置表面より窪ませることにより、金属細線のボンデイングにおいてつぶれたボールが電極より外に広がらないことで、半導体装置の電極間ピッチも狭めることが可能な半導体装置の構造である。3．半導体装置表面の電極部を半導体装置表面より窪ませることにより、バンプ付きの半導体装置で電極を窪ませた分だけ実装高さを低くできる半導体装置の構造である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は1．半導体装置のパッケージにおいて従来のワイヤーボンデイング技術のままパッケージの厚みを薄くすることが可能な半導体装置の構造に関する。この構造は半導体装置を金属細線でリードフレームに接続するパッケージのために開発された。2．半導体装置の金属細線のボンデイングにおいて、つぶれたボールが電極より外に広がらないことで、半導体装置の電極間ピッチも狭めることが可能な半導体装置の構造に関する。3．バンプ付きの半導体装置で実装高さを低くできる半導体装置の構造に関する。
【００１０】
本発明は1．従来よりも厚みの薄いパッケージが可能な半導体装置の構造を対象とする。2．従来よりも電極ピッチが狭められる半導体装置の構造を対象とする。3．バンプ付きの半導体装置で実装高さを低くできる半導体装置の構造を対象とする。
【００１１】
【実施例】
図1に本発明を用いた半導体装置のパッケージ断面を示す。半導体装置３は電極部２が半導体装置表面より窪んでいる。この電極部２とパッケージリード部６を金属細線１でボンデイングして電気的に接続している。
【００１２】
電極部２が窪んでいる分、金属細線１の高さが低くなり、合わせて半導体装置のパッケージ厚みが金属細線１の高さが低くなった分、薄くなる。
【００１３】
図２に本発明を用いた電極部を示す。電極部２は半導体装置表面のどこにあるかによって、図２に示すように電極部が周辺に対し、四辺から二辺窪む構造となる。
【００１４】
図３に窪んでいる電極部の側壁に電極を有する場合と、側壁を配線として使用して電極として使用しない場合の構造を示す。側壁を電極として使用することで金属細線と電極との接続面積を増やすことが可能となる。この構造は図２に示す電極部周辺の側壁と合わせて使用することができる。
【００１５】
図４に電極部の四辺の側壁を電極として使用する場合の例を示す。金属細線のボール高さの1／2以上、電極のくぼみを深くすることで、金属細線のボンデイング時にボールの横方向への広がりを電極側壁部でせき止めることができる。したがって、金属細線のボンデイング間隔を従来のものより狭めることが可能となり、半導体チップサイズを小さくすることが可能となる。図５に金属細線のボンデイング時にボールの横方向への広がりを電極側壁部でせき止めた実施例を示す。
【００１６】
図６に半導体装置表面の電極部を含む部分を窪ませた構造の実施例を示す。これにより電極部ヘバンプ加工が可能となった。
【００１７】
図７に半導体装置の電極部を含む外周の一部を窪ませた構造の実施例を示す。これにより隣接する電極部を各々窪ませるのではなく、一つのくぼみの中に電極を複数個形成することで電極部へバンプ加工が可能となった。
【００１８】
図８に半導体装置電極部を含む外周すべてを窪ませた構造の実施例を示す。図９に窪んでいる電極部の底面部に凹凸をつけた構造の実施例を示す。このとき電極底面部での接続は金属細線との接続面積を増やし、接続強度を向上させ接続信頼性を高くできる。図１０に窪んでいる電極部の側壁部に凹凸をつけた構造の実施例を示す。このとき電極側壁部での接続は金属細線との接続面積を増やし接続強度を向上させ接続信頼性を高くできる。
【００１９】
図１１に窪んでいる電極部の底面および側壁部に凹凸をつけた構造の実施例を示す。このとき電極底面および側壁部での接続は金属細線との接続面積を増やし接続強度を向上させ接続信頼性を高くできる。図1２に窪んでいる電極部と窪んでいない電極部を有する半導体装置を示す。これにより従来の金属細線のボンデイングの下に本発明の金属細線のボンデイングが入り半導体装置への入出力密度を上げることができる金属細線のボンデイングが可能となった。
【００２０】
図1３に窪んでいる電極部に金パンプを形成した半導体装置を示す。これにより、TAB、COG、COF実装などにおいても、従来よりも電極部が窪んだ分、実装の高さを低くすることができる。また、図1４に半田バンプの実施例を示す。この場合にも同様で半田バンプのスタンドオフ量を減らすことなく実装高さを低くすることが可能である。これはSn−Pｂ半田だけではなくPｂフリー半田においても同様である。
【００２１】
図1５に窪んでいる電極部の側壁に半導体回路を形成した半導体装置を示す。これにより半導体回路の集積度をあげることができ半導体装置の小型化ができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によって得られた半導体装置は半導体装置荘表面の電極部を装置表面より窪ませることにより、1．半導体装置電極部とパッケージリードを接続する金属線の高さを低くし、従来よりも厚みの薄いパッケージが可能となる半導体装置の構造であり、パッケージの小型化に有用である。2．金属細線のボンデイングにおいてつぶれたボールが電極より外に広がらないことで、半導体装置の電極間ピッチも狭めることができる。3．窪んだ電極側壁部も利用することで接続面積を増加させることで接続信頼性を向上できる。4.窪んでいる電極と窪んでいない電極を組み合わせることで半導体装置への入出力密度を上げることができる。5．窪んでいる電部にバンプを形成し実装の高さを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を用いた半導体装置のパッケージ断面を示す。
【図２】  本発明を用いた半導体装置の電極部を示す。
【図３】  本発明を用いた半導体装置の電極部を示す。
【図４】  本発明を用いた半導体装置の電極部を示す。
【図５】  本発明を用いた金属細線のボンデイングを示す。
【図６】  本発明を用いた半導体装置を示す。
【図７】  本発明を用いた半導体装置を示す。
【図８】  本発明を用いた金属細線のボンデイングを示す。
【図９】  本発明を用いた金属細線のボンデイングを示す。
【図１０】  本発明を用いた金属細線のボンデイングを示す。
【図１１】  本発明を用いた金属細線のボンデイングを示す。
【図１２】  本発明を用いた窪んでいる電極部と窪んでいない電極部を有する半導体装置を示す。
【図１３】  本発明を用いた金パンプの実装を示す。
【図１４】  本発明を用いた半田バンプの実装を示す。
【図１５】  本発明を用いた半導体装置の電極部を示す。
【図１６】  （ａ）従来技術の半導体装置のパッケージ断面を示す。
（ｂ）従来技術の金属細線のボンデイングを示す。
（ｃ）従来技術の金パンプの実装を示す。
【符号の説明】
１  金属細線
２  電極部
３  半導体装置
４  保護膜
５  保護樹脂
６  リードフレーム
７  金バンプ
８  半田（Ｐｂフリー）バンプ
９  リードフレーム
１０  半導体回路
１１  金属細線
１２  電極部
１３  半導体装置
１４  保護膜
１５  保護樹脂
１６  リードフレーム
１７  金バンプ
【図１】
0003785104.tif 000002
【図２】
0003785104.tif 000003
【図３】
0003785104.tif 000004
【図４】
0003785104.tif 000005
【図５】
0003785104.tif 000006
【図６】
0003785104.tif 000007
【図７】
0003785104.tif 000008
【図８】
0003785104.tif 000009
【図９】
0003785104.tif 000010
【図１０】
0003785104.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003785104.tif 000013
【図１３】
0003785104.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003785104.tif 000016
【図１６】
0003785104.tif 000017