(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体チップが積層されているマルチチップパッケージであって、
複数の電極パッドが設けられている活性面、ならびに電極パッドが設けられていない非活性面を有する第１半導体チップと、
複数の電極パッドが設けられている活性面、ならびに電極パッドが設けられていない非活性面を有し、前記第１半導体チップが搭載されている第２半導体チップと、
前記第１半導体チップの電極パッド及び前記第２半導体チップの電極パッドと接続される複数のリードを有し、前記第２半導体チップが搭載されているリードフレームと、
前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ及び前記リードの所定部分を封止するパッケージ胴体とを備え、
前記第１半導体チップの非活性面は前記第２半導体チップの活性面に直接的に取り付けられ、前記リードは前記第２半導体チップの活性面のうち前記第１半導体チップが取り付けられた領域の外側領域に取り付けられていることを特徴とするマルチチップパッケージ。
【請求項２】
前記第１半導体チップの電極パッド、及び前記第２半導体チップの電極パッドと前記リードとの間の電気的連結は、ワイヤボンディングであることを特徴とする請求項１に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項３】
前記第２半導体チップの活性面の面積は、前記第１半導体チップの非活性面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項４】
前記リードフレームは、前記第１半導体チップ及び第２半導体チップと電気的に連結されることなく前記第２半導体チップの活性面に取り付けられる補助リードを有することを特徴とする請求項１に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項５】
前記補助リードは、前記第２半導体チップの外周に取り付けられる四角リング形状であることを特徴とする請求項４に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項６】
前記補助リードは、バー形状であることを特徴とする請求項４に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項７】
前記補助リードの数は、少なくとも１つであることを特徴とする請求項６に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項８】
前記第２半導体チップと前記リードとは、ポリイミドテープにより取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項９】
前記第２半導体チップと前記リードとは、接着剤により取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項１０】
前記リードの内側部分は、下向きの段差を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項１１】
前記第１半導体チップと前記リードとの接続部位は、前記第２半導体チップと前記リードとの接続部位と異なる高さの位置にあることを特徴とする請求項２記載のマルチチップパッケージ。
【請求項１２】
前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップは、各々異なるリードにワイヤボンディングされていることを特徴とする請求項１に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項１３】
前記第１半導体チップは、電極パッドが前記第１チップの活性面の端縁部に配設されるエッジパッド型であることを特徴とする請求項１に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項１４】
複数の半導体チップが積層されているマルチチップパッケージであって、
複数の電極パッドが設けられている活性面、ならびに電極パッドが設けられていない非活性面を有する第１半導体チップと、
複数の電極パッドが設けられている活性面、ならびに電極パッドが設けられていない非活性面を有し、前記第１半導体チップが搭載されている第２半導体チップと、
前記第１半導体チップの非活性面と接続される第１補助リード、前記第２半導体チップの活性面と接続される第２補助リード、ならびに前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの電極パッドと接続される複数のリードを有し、前記第２半導体チップが搭載されるリードフレームと、
前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ及び前記リードの所定部分を封止するパッケージ胴体と、
を備えることを特徴とするマルチチップパッケージ。
【請求項１５】
前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの電極パッドは、各々前記第１半導体チップ及び第２半導体チップの各活性面の端縁部に沿って配設されることを特徴とする請求項１４に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項１６】
前記第２補助リードは、前記第２半導体チップの一方の端縁部と他方の端縁部との間に位置することを特徴とする請求項１５に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項１７】
前記第１補助リード及び前記第２補助リードは、バー形状であることを特徴とする請求項１４に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項１８】
前記第１半導体チップは銀エポキシ接着剤により前記第１補助リードに取り付けられ、前記第２半導体チップはポリイミドテープにより前記第２補助リードに取り付けられていることを特徴とする請求項１４に記載のマルチチップパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチチップパッケージに関し、特に複数の半導体チップが構造的な安定性をもって積層されているマルチチップパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器は、半導体産業の発展及び使用者の要求に応じて、一層小型化及び軽量化されている。このような傾向に対応するための技術の１つが、複数の半導体チップをリードフレームに搭載して１つのパッケージに構成したマルチチップパッケージング技術である。
このマルチチップパッケージング技術は、主に小型化及び軽量化が要求される携帯用電話機等に適用されている。メモリ機能を行うフラッシュメモリ（flash memory）とＳＲＡＭ（Synchronous RAM）等とをＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）等の単一パッケージに構成する場合、小型化及び軽量化に有利である。
【０００３】
一般に、複数の半導体チップを１つのパッケージ内に構成する方法には、複数の半導体チップを積層する方法と、複数の半導体チップを並列に配列する方法とがある。前者の場合、積層工程が複雑で微細厚さを確保することが難しいという欠点がある。そして、後者の場合、平面上に複数の半導体チップを配列する構造であるので、小型化されたパッケージを得がたい。パッケージの小型化のため、積層方法が幅広く使用されているが、このような積層方法を用いたマルチチップパッケージの一例を図１に示す。
【０００４】
図１は、従来のマルチチップパッケージを示す断面図である。マルチチップパッケージ６０において、第１チップ６１が第２チップ７１上に実装され、第２チップ７１がリードフレームのダイパッド８２上に実装される。第２チップ７１の電極パッド７２が設けられた活性面に、第１チップ６１の電極パッド６２が設けられていない非活性面が取り付けられ、第２チップ７１の非活性面がリードフレームのダイパッド８２に取り付けられている。ダイパッド８２の周辺には、リード８１が配設されている。各々の半導体チップ６１、７１とリード８１とがワイヤボンディング法により導電性金属線９３、９４で電気的に接続されている。第１チップ６１と第２チップ７１との間、及び第２チップ７１とダイパッド８２との間は、液状の接着剤９１、９２により取り付けられている。第１チップ６１、第２チップ７１及びリード８１の所定の部分は、封止樹脂で形成されたパッケージ胴体９５により外部環境から保護される。図１から明らかなように、ダイパッド８２がリード８１の内側部分のレベルから凹設されている。実際に、ダイパッドは、それに半導体チップを安全に実装するため、リードフレーム面から凹設されるが、これを「ダウンセット（down set）」と呼ぶ。
【０００５】
上記のようなマルチチップパッケージ６０は、その製造工程が１つの半導体チップを内在する一般的なパッケージの製造工程に類似しているので、既存の工程設備をそのまま利用することができるという利点を有しているため、製造コストの上昇を抑制することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パッケージ胴体の厚肉化及びパッケージ内部の構造的不均衡が問題視されている。最近ウェーハの直径が８インチから１２インチ等に増加するにつれて、ウェーハの反り又は割れのような問題が生じやすく、ウェーハの裏面研磨が限界に至っている。これにより、半導体チップ自体を薄くするのは困難である。そして、チップを薄層化する困難性は、小型化及び軽量化されたマルチチップパッケージの製造に対する制約につながる。
【０００７】
もし、小型化されたマルチチップパッケージを得るためにパッケージ製造工程中のモルディング工程で、樹脂の量を減少させパッケージを物理的に薄く形成すると、半導体チップとリード間の電気的連結に使用される導電性金属線がパッケージ胴体の外部に露出するという不良が発生する。このような問題は、特に、第２チップの活性面にそのチップよりサイズが小さいチップが取り付けられる形態のマルチチップパッケージにおいて一層激しくなる。その理由は、上部チップの電極パッドとリード間の距離が遠くなるため、両者を連結する導電性金属線の長さが長くなり、これによりワイヤループの高さも増加するためである。
【０００８】
一方、複数の半導体チップがリードフレーム上に積層される構造では、パッケージ内部の構造的不均衡が発生する。ダイパッド上に２つの半導体チップが積層しなければならないので、ダイパッドのダウンセットが、１つの半導体チップを含むパッケージに比べて深くなる。このため、封止樹脂の流れに差異が生じ、チップ又はダイパッド上においてボイドが発生するという問題がある。
【０００９】
この問題を解決するため、リードフレームのダイパッドの上下面に第１チップと第２チップを各々取り付けることにより、封止樹脂の流れにおいて均衡を取る積層パッケージが開発されている。しかし、このパッケージの場合、リードフレームの上下部においてワイヤボンディングを行わなければならないので、工程が複雑になる。また、同一の役割をする電極パッドが対向配設されたミラーチップを準備することが必要である。
【００１０】
従って、本発明の目的は、上記のような制約を克服するためになされたものであって、パッケージの厚さを減少させることができ、且つ構造的な安定性を達成することができるマルチチップパッケージを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の請求項１記載のマルチチップパッケージによると、マルチチップパッケージは複数の半導体チップが積層されており、活性面及び非活性面を有する第１半導体チップと、活性面及び非活性面を有し第１半導体チップが搭載されている第２半導体チップと、第１半導体チップの電極パッドと前記第２半導体チップの電極パッドとを接続する複数のリードを有し第２半導体チップが搭載されているリードフレームと、第１半導体チップ、第２半導体チップ及びリードの所定部分を封止するパッケージ胴体とを備えている。第１半導体チップの非活性面は第２半導体チップの活性面に直接的に取り付けられ、リードは第２半導体チップの活性面のうち前記第１半導体チップが取り付けられた領域の外側領域に取り付けられている。従って、パッケージの厚さを減少させることができ、且つ構造的な安定性を達成することができる。
【００１２】
本発明の請求項２〜１３のいずれか記載のマルチチップパッケージによると、第１、第２チップの電極パッドとリード間との電気的連結は、ワイヤボンディングにより行われる。第２チップの活性面が第１チップの非活性面より大きい。リードフレームは、第１チップ及び第２チップに電気的に連結されることなく第２チップの活性面に取り付けられる少なくとも１つの補助リードを有する。補助リードは、第２チップの電極バッドが設けられている位置より内側に取り付けられる。第１チップは、補助リードより内側において第２チップの活性面に取り付けられる。これにより、第１チップと第２チップとを接着剤を用いて取り付ける際、接着剤が第２チップの電極端子に流れ出すことを防止することができる。補助リードは、四角リング形状又はバー形状を有する。上記構造を効果的に利用するためには、電極パッドがチップの活性面の端縁に配設されるエッジパッド型チップを採用することが好ましい。
【００１３】
本発明の請求項１４〜１８記載のマルチチップパッケージによると、マルチチップパッケージは複数の半導体チップが積層されており、活性面及び非活性面を有する第１半導体チップと、活性面及び非活性面を有し第１半導体チップが搭載されている第２半導体チップと、第１半導体チップの非活性面と接続される第１補助リード、第２半導体チップの非活性面と接続される第２補助リード、ならびに第１半導体チップ及び第２半導体チップの電極パッドと接続される複数のリードを有し第２半導体チップが搭載されるリードフレームと、第１半導体チップ、第２半導体チップ及びリードの所定部分を封止するパッケージ胴体とを備えている。
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明によるマルチチップパッケージをより詳しく説明する。
【００１４】
（第１実施例）
図２は、本発明によるマルチチップパッケージの第１実施例を示す断面図である。
図２に示すように、マルチチップパッケージ１０は、電極パッド１２が端縁に沿って配設されている、いわゆるエッジパッド型チップといわれる第１半導体チップとしての第１チップ１１が、同様のエッジパッド型第２半導体チップとしての第２チップ２１上に実装されている。第２チップ２１は、リードフレームのリード３１に取り付けられている。半導体チップ１１、２１の各電極パッド１２、２２が導電性金属線４３、４４によりリード３１に各々電気的に連結されている。また、第１チップ１１、第２チップ２１及びリード３１の内側部分がエポキシ成形樹脂のような封止樹脂４５で封止されている。
【００１５】
電極パッド２２が設けられた第２チップ２１の活性面が、電極パッドが設けられていない第１チップ１１の非活性面に銀エポキシのような接着剤４１により取り付けられている。そして、第１チップ１１は、対向するリード３１の間に形成されている。リード３１は、第２チップ２１の活性面上において第１チップ１１が占めていない領域に、ポリイミドテープ４２で取り付けられている。第１チップ１１の電極パッド１２及び第２チップ２１の電極パッド２２は、各々導電性金属線４３、４４により対応するリード３１に接続されている。
【００１６】
図２に示すようにマルチチップパッケージは第２チップ２１がリードフレームのリード３１に直接取り付けられるため、付加的なダイパッド又は第２チップ実装用チップパッドを必要としない。従って、２つのチップ１１、２１及び金属線４３を含むパッケージの厚さが、非積層型パッケージに相当させることが可能となる。また、第１チップ及び第２チップがリードフレームを基準に均衡を取ることができる。これにより、モルディング工程の際、封止樹脂４５が第１チップの上部側及び第２チップの下部側に沿って均一に注入することができる。さらに、第１チップの位置が従来に比べて低くなるため、第１チップ１１の電極パッド１２がリード３１にもっと近くなり、導電性金属線の長さが減少する。一般的なマルチチップパッケージの場合、第１チップのサイズが第２チップより小さいため、金属線の長さが増加する傾向がある（図１参照）。一方、本発明によると、リード３１と第１チップ１１の電極パッド１２間の距離が近くなるので、金属線４３をより短くすることができる。
【００１７】
第２チップ２１は、ポリイミドテープ４１によりリード３１に取り付けられている。従来のように銀エポキシ等の液状接着剤を使用する場合、各々のリードに対する接着剤塗布工程が必要である。しかしながら、液状接着剤の代わりに、ポリイミドテープを使用する場合、塗布工程を省略することができ、工程の進行が容易である。ポリイミドテープは、パッケージ製造工程の前にリードフレームを準備する際、予めリードに取り付けておくことができる。
【００１８】
本発明では、第２チップ２１が金属線４４がボンディングされたリード３１に取り付けられている。しかし、チップ実装用の別途の補助リードを形成し、それに第２チップを取り付けることも可能である。そして、補助リードは、必要によってバー形状、四角リング形状等のいろいろの形態を有することができる。図３図４及び図５は、第１実施例の変形例を示している。
【００１９】
図３に示すように、リード３１が第１チップ１１及び第２チップ２１の左右側に配設され、２つのバー形状補助リード３２、３３がリード方向に垂直な方向に形成されている。電極パッド１２、２２は、各々第１、第２チップ１１、２１の活性面の端縁に沿って配設される。これらのチップ１１、２１は、エッジパッド型チップである。
【００２０】
第１チップ１１は、第２チップ２１の活性面に取り付けられている。第２チップ２１は、補助リード３２、３３の下面にポリイミドテープ４２により取り付けられている。補助リード３２、３３は、電極パッド２２整列方向の内側に位置する。また、この補助リード３２、３３は、ワイヤボンディングに用いられない。この補助リード３２、３３は、ただチップ実装用のものである。
【００２１】
補助リード３２、３３の幅は、他のリード３１に比べて大きいため、第２チップ２１は、補助リード３２、３３に安定的に支持される。また、補助リード３２、３３は、液状の接着剤を用いて第１チップ１１と第２チップ２１とを取り付ける際、接着剤が第２チップ２１の電極パッド２２までに流れ出すことを防止する役目をもする。
【００２２】
図４に示すように、四角リング形状の補助リード３４が図示されている。この場合、補助リード３４が第２チップ２１の活性面の外周部に取り付けられるため、第２チップ２１をより堅固に支持することができる。この四角リング形状の補助リード３４は、活性面の２端縁に電極パッドが設けられているチップだけでなく、活性面の４端縁に電極パッドが設けられている半導体チップを用いてマルチチップパッケージを構成する際、接着剤が第２チップの電極パッドに流れ出すことを防止することができる。
【００２３】
図５に示すように、リード３４の内側部分が下向きに段差をもって第２チップ２１の活性面に取り付けられてもよい。従って、金属線４３がボンディングされたリード３４の部位と、金属線４４がボンディングされたリード３４のボンディング部位とが、異なるレベルに位置している。これにより、金属線４３、４４間の距離が増加し、設計自由度が向上する。また、金属線４３、４４間の短絡が防止される。もし、第１チップ１１と第２チップ２１とを互いに異なるリードと接続すると、金属線４３、４４間の距離は一層増加する。
【００２４】
（第２実施例）
図６は、本発明の第２実施例を示している。
図６に示すように、第１チップ１１及び第２チップ２１は、いずれも電極パッドがチップの活性面の対向２端縁に配設されるエッジパッド型チップである。また、第１チップ１１のサイズは、第２チップ２１より小さい。リード３１及び第１補助リード３６が第１チップの長手方向に沿って配置され、第２補助リード３５が第２チップ２１の短方向に沿って配置される。第１補助リード３６、第２補助リード３５は、第１、第２チップ１１、２１が第１、第２補助リード３６、３５に容易に取り付けられるように、バー形状を有する。第１チップ１１は、接着剤４１により第１補助リード３６の上面に取り付けられる。第２チップ２１は、ポリイミドテープ４２により第２補助リード３５の下面に取り付けられる。
【００２５】
この種のマルチチップパッケージでは、第１補助リード３６が第１、第２チップ１１、２１の間に挟持されるため、マルチチップパッケージ厚さの減少には大きな効果が得られないが、リードフレームを中心に上下に半導体チップが位置するような内部構造を取ることができる。また、各々のチップが個々の補助リードに取り付けられ、第１チップが液状の接着剤により、第２チップがポリイミドテープにより各補助リードに取り付けられるため、製造工程が容易になり、第１、第２チップ取付工程が互いに影響を受けない。例えば、液状の接着剤を塗布して、第１チップを第１補助リード３６に取り付ける場合、接着剤が第２チップ２１の電極パッド２２までに流れ出すことを防止することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマルチチップパッケージによると、次のような効果が得られる。
第一に、第１チップが実装された第２チップの活性面の端縁にリードフレームが取り付けられるため、従来のダイパッドを有するパッケージと比較してパッケージの厚さを減少させることができる。従って、従来のマルチチップパッケージに比べて１つのパッケージ内にチップをより多く組み込むことができる。
【００２７】
第二に、第１チップ及び第２チップがリードフレームを基準に上下に配置されるため、パッケージ内部の構造的安定を図ることができる。従って、モルディング工程で、封止樹脂の流れが均一になり、パッケージ胴体内のボイドやクラックが防止される。
【００２８】
第三に、各チップの電極パッドとリード間の距離が短くなる。これにより、金属線の長さが短くなり、ワイヤループの高さも低くなる。また、ワイヤボンディングの信頼性が増加し、パッケージの厚さも減少する。さらに、モルディング工程において、隣接する金属線間の不接続又は短絡を防止することができる。特に、補助リードが接着剤に対するダムの役目をするので、接着剤から電極パッドを保護することができ、パッケージの信頼性が一層向上する。もちろん、各々のチップが同一方向に向くことができるので、ワイヤボンディングを一層容易に進行することができる。
【００２９】
第四に、補助リードと半導体チップとの取付にポリイミドテープが使用されるので、チップ取付工程が容易になる。
以上のように、本発明によるマルチチップパッケージは、厚さの減少、品質の向上、作業時間の短縮、工程進行の容易さ等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のマルチチップパッケージを示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるマルチチップパッケージを示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施例の変形例によるマルチチップパッケージを図２のIII−III線と同様の位置で切断した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施例の変形例によるマルチチップパッケージを図２のIII−III線と同様の位置で切断した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施例の変形例によるマルチチップパッケージを示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施例によるマルチチップパッケージを図２のIII−III線と同様の位置で切断した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０    マルチチップパッケージ
１１    第１チップ
１２、２２    電極パッド
２１    第２チップ
３０    リードフレーム
３１    リード
３２、３３、３４    補助リード
３５    第２補助リード
３６    第１補助リード
４１    接着剤
４２    ポリイミドテープ
４３、４４    導電性金属線
４５    パッケージ胴体
【図１】
0003781913.tif 000002
【図２】
0003781913.tif 000003
【図３】
0003781913.tif 000004
【図４】
0003781913.tif 000005
【図５】
0003781913.tif 000006
【図６】
0003781913.tif 000007