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JP2002368184A - マルチチップ半導体装置 - Google Patents

マルチチップ半導体装置

Info

Publication number
JP2002368184A
JP2002368184A JP2001173632A JP2001173632A JP2002368184A JP 2002368184 A JP2002368184 A JP 2002368184A JP 2001173632 A JP2001173632 A JP 2001173632A JP 2001173632 A JP2001173632 A JP 2001173632A JP 2002368184 A JP2002368184 A JP 2002368184A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
package
chip
semiconductor device
outer periphery
lead
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001173632A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoto Kimura
直人 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Kyushu Ltd
Original Assignee
NEC Kyushu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Kyushu Ltd filed Critical NEC Kyushu Ltd
Priority to JP2001173632A priority Critical patent/JP2002368184A/ja
Publication of JP2002368184A publication Critical patent/JP2002368184A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H10W72/5449
    • H10W90/756

Landscapes

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】マルチチップ構造のパッケージを実装したプリ
ント基板に変形が生じた際に発生するパッケージの外部
接続端子の剥がれを防止するとともに、外部接続端子数
の増加を図る。 【解決手段】パッケージ構造をBGAからQFP構造に
変更したマルチチップ半導体装置であって、リードフレ
ームのアイランド2上に複数の半導体チップ1a,1b
を搭載し、搭載された複数の半導体チップを一括して樹
脂モールドを行って樹脂モールドパッケージ6を形成
し、形成されたパッケージ6の外周部からガルウィング
型の外部リード5を四方向に導出させ、樹脂モールドパ
ッケージ6の外周部の中央付近が両側からくびれて外周
部に凹部7が形成され、パッケージ6の外周部の総延長
距離を長くして凹部7内の外周部にも外部リード5を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マルチチップ半導
体装置に関し、特に複数の半導体チップを同一リードフ
レーム上に搭載して一括して樹脂モールドを行うマルチ
チップパッケージ構造を有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、樹脂モールドパッケージにおいて
複数の半導体チップを同一リードフレーム上に搭載した
いわゆるマルチチップパッケージ型の半導体装置が多く
用いられている。そして、当然のことながら、半導体チ
ップを複数搭載したことによって樹脂モールドパッケー
ジから導出する外部リードの本数も多くを必要とするよ
うになっている。そこで、外部リードに替わって外部接
続端子数を多く取ることができるBGA(ボールグリッ
ドアレイ)型のマルチチップパッケージが使用されるよ
うになり、このBGAパッケージをプリント基板に実装
して電子機器等に組み込んでいる。図5は、内部に複数
の半導体チップ1を樹脂モールドしたBGAパッケージ
9が、半田ボール11で形成された外部接続端子を介し
てプリント基板12に実装されている状態を示す部分断
面図である。
【0003】しかし、モバイル機器などに使用するプリ
ント基板は、外部からの力が常に加わる状態の中で使用
されるため、この外部応力によって反りなどの基板変形
が生じやすい状況に置かれている。そのため、このプリ
ント基板に実装されている樹脂モールドパッケージがB
GA構造の場合には、BGAパッケージの外部接続端子
が塑性材料である半田ボールで形成されてプリント基板
と接合される構造となっているため、外部応力によるプ
リント基板の変形を吸収することができず、プリント基
板に生じたわずかな変形によって、半田ボールで形成さ
れた外部接続端子がプリント基板から剥がれるという問
題が発生している。
【0004】この半田ボールの剥がれの問題に対する対
策として、BGAパッケージとプリント基板との隙間
に、接着剤となるアンダーフィル材を充填して半田ボー
ルを固定することによって補強を行ったり(特開200
0−302841号公報)、あるいは、BGAパッケー
ジを保護カバーで覆って半田ボールに加わるプリント基
板の変形応力を緩和する(特開平11−163494号
公報)などの対策が取られてきた。しかし、これらの対
策はいずれもコスト高を招くものであり、また、作業工
数の増加にもつながるため十分な解決策とはならず、こ
のBGAパッケージの外部接続端子の剥がれの問題は早
期解決を迫られている。
【0005】そこで、BGAパッケージに替わって、図
6の部分断面図に示すように、外部リード5が金属薄板
で形成された例えばガルウィング形状を有するQFP
(クアッドフラットパッケージ)型のマルチチップパッ
ケージをプリント基板12に実装した場合には、プリン
ト基板12に変形を生じてもガルウィング形状の外部リ
ード5の弾性力で変形を吸収できるため、外部リード5
がプリント基板12から剥がれるという問題は発生しな
い。しかし、QFP10はパッケージの外周部のみにし
か外部リード5を設けることができないため、外部リー
ド5の本数が制限されてしまい、外部リード数を増やそ
うとすればパッケージの外形を必要以上に大きくせざる
を得ず、したがって、QFP構造ではBGA構造のよう
に多数の外部接続端子を設けることができないという問
題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のマルチチップ半導体装置においては、プリント基板の
変形による外部接続端子の剥がれを回避するためにはガ
ルウィング形状等の外部リードを有するQFPの方が優
れているが、外部リードの本数が多く取れないという問
題点がある。一方、外部接続端子数を多くしようとすれ
ばBGAの方が優れているが、外部接続端子が塑性材料
である半田ボールで形成されているため、プリント基板
の変形を吸収することができずに破壊につながり、半田
ボールの剥がれが発生するという問題がある。
【0007】そこで、本発明は、外部接続端子の数量は
多く取ることができても弾性変形しない半田ボールを有
するBGAパッケージを使用せずに、替わってプリント
基板の変形を吸収できるガルウィング形状などの金属薄
板で形成された外部リードを有するパッケージを使用
し、さらに、このパッケージの外周の総延長距離を長く
することによって外部リード本数を増やすことができる
構造のパッケージを提供するもので、これによってマル
チチップ半導体装置のコスト低減を図ることを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のマルチチップ半
導体装置は、少なくとも半導体チップを搭載するアイラ
ンドと、半導体チップとの間をボンディングワイヤで接
続する内部リードと、内部リードにつながり外部接続端
子となる外部リードとを有するリードフレームの前記ア
イランド上に複数の半導体チップを搭載し、搭載された
複数の半導体チップを一括して樹脂モールドを行って樹
脂モールドパッケージを形成し、形成されたパッケージ
外周部から外部リードが四方向に導出しているマルチチ
ップ半導体装置であって、前記樹脂モールドパッケージ
外周部の中央付近が両側からくびれて外周部に凹部形状
が形成され、パッケージ外周部の総延長距離が長くなっ
ていることを特徴とする。
【0009】また、本発明のマルチチップ半導体装置
は、前記凹部形状を形成する外周部にも外部リードが設
けられていることを特徴とし、また、前記アイランドも
樹脂モールドパッケージと同様に中央付近がくびれて凹
部形状が形成されていることを特徴とし、また、前記ア
イランドの中央付近に搭載された一半導体チップを挟ん
でその両側に、対称的に他の半導体チップを配置して搭
載したことを特徴とし、また、前記アイランド上に搭載
した一半導体チップと他の半導体チップとの間、及びこ
れらの半導体チップと内部リードとの間がそれぞれボン
ディングワイヤにより接続されていることを特徴とし、
さらに、前記外部リードの形状がガルウィング形状、又
はDIP形状、又はJリード形状であることを特徴とし
ている。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の
形態である樹脂モールドパッケージ構造のマルチチップ
半導体装置を上方向から見た内部透視図である。また、
図2は図1のA−A断面図、図3は図1のB−B断面図
である。
【0011】図1,図2,図3からも分かるとおり、本
発明のマルチチップ半導体装置の特徴は、まず、外部接
続端子としては半田ボールではなくて金属薄板をガルウ
ィング形状等に曲げ形成した通常の外部リードを用いて
いることであり、そのため、パッケージ構造としてはB
GA構造ではなくてQFP構造を用いていることであ
る。そこで、BGAに比べて数量の少なくなった外部接
続端子数を確保するために、複数個のQFPをつなぎ合
せた様な樹脂モールドパッケージ構造とすることによっ
て、外部リード数を減らさないようにしている。すなわ
ち、通常は四辺形であるQFPの外周に部分的に凹部形
状を設けてパッケージ外周の総延長距離を長くし、この
凹部形状の外周部分にも外部リードを設けることによっ
て外部接続端子数を増加させたパッケージ構造を特徴と
している。
【0012】以下に本発明のマルチチップ半導体装置の
実施の形態について、具体的に説明する。図4は、本発
明に使用するリードフレームの平面図で、1個のマルチ
チップ半導体装置に必要な一区画分を示している。一区
画の中央部分には、半導体チップを搭載するためのアイ
ランド2が設けられている。アイランド2は略H字型に
形成されて複数の半導体チップ、すなわち本実施の形態
では、4個の矩形状の半導体チップ1aと1個の長方形
の半導体チップ1bとの計5個の半導体チップを搭載で
きる大きさに形成されている。また、アイランド2の周
囲には内部リード4が配置され、内部リード4とつなが
る外部リード5はリードフレーム枠14につながって支
持され、同時にアイランド2、内部リード4、外部リー
ド5はタイバー8でつながってリードフレーム13を構
成している。リードフレーム13は、金属薄板を打ち抜
きプレス加工によって形成される。
【0013】このリードフレーム13のアイランド2上
に、図1に示すように4個の矩形状の半導体チップ1a
を対称的に配置して搭載し、また、アイランド2の中央
付近には1個の長方形の半導体チップ1bを横長に配置
して搭載する。中央付近に搭載した長方形の半導体チッ
プ1bとその両側に配置した半導体チップ1aとは、そ
れぞれの半導体チップに形成されたボンディングパッド
との間がボンディングワイヤ3bにより接続されてい
る。また、矩形状の半導体チップ1aや長方形の半導体
チップ1bは、それぞれのボンディングパッドと内部リ
ード4との間がボンディングワイヤ3aにより接続さ
れ、組み立てられている。
【0014】次に、この組立の完了したリードフレーム
を樹脂モールド金型に入れ、エポキシ樹脂を注入して樹
脂モールドパッケージを形成する。この時のパッケージ
の外形形状は、図1に示すように、アイランド2の形状
に合わせて樹脂モールドパッケージ6の両側面がくびれ
た状態の凹部7を有している。これを図4のリードフレ
ーム上で見ると、樹脂モールドパッケージ6(アイラン
ド2及び内部リード5を含む点線で囲んだ部分)の形状
に合わせて、アイランド2も中央付近がくびれて凹部7
が設けられている。そして、タイバー8及び外部リード
5は、樹脂モールドされずに樹脂モールドパッケージ6
の外側に出てリードフレーム枠14とつながって支持さ
れている。次いで、切断金型を用いて外部リード5の先
端部分をリードフレーム枠14から切り離し、同時にタ
イバー8を切断除去して外部リード5を個別に分離し、
また、凹部7内に配置された外部リード5は、中央部分
で切り離されて両側に2分され、同時にアイランド2も
タイバー8から切り離される。
【0015】上記のような工程を経て、マルチチップ構
造の樹脂モールドパッケージが形成される。しかし、こ
の時点では、外部リードは樹脂モールドパッケージから
水平方向に導出したままなので、続いて曲げ金型を用い
てリード曲げ成形を行い、図2及び図3に示すように外
部リード5をガルウィング状に成形し、ここで図1に示
すような本発明のマルチチップ半導体装置が完成する。
なお、外部リードの形状は、ガルウィング型に限らず、
DIP型、Jリード型でもよく、プリント基板に実装後
にプリント基板の変形を吸収できるように金属薄板で構
成されていればよい。
【0016】
【発明の効果】従来のマルチチップ半導体装置は、パッ
ケージ構造がBGA構造であったために、外部接続端子
である半田ボールがプリント基板に加わる変形応力を吸
収することができずにプリント基板から剥がれるという
問題があり、この変形応力を吸収するために、BGAに
替わって外部接続端子としてガルウィング形状の外部リ
ードを有するQFP構造のパッケージを使用していた
が、同一外形寸法のBGAパッケージに比べて外部接続
端子の数量が少ないという問題があった。
【0017】本発明のマルチチップ半導体装置によれ
ば、樹脂モールドパッケージの中央付近が両側からくび
れて凹部形状となっているためパッケージ外周の総延長
距離が長くなり、その分、同一外形寸法のQFPに比較
して外部リードの本数を増やすことができるので、パッ
ケージ寸法を大きくする必要もなくなる。また、アイラ
ンドの形状を略H型とし、中央付近に長方形の半導体チ
ップを搭載するので、両側の半導体チップが中央の半導
体チップを介して接続でき、複数のQFPをプリント基
板上で連結接続する場合よりも高速で信号処理を行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマルチチップ半導体装置の実施の形態
を示す内部透視図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図1のB−B断面図である。
【図4】本発明のマルチチップ半導体装置に使用するリ
ードフレームの平面図である。
【図5】従来のBGA構造を示す部分断面図である。
【図6】従来のQFP構造を示す部分断面図である。
【符号の説明】
1,1a,1b 半導体チップ 2 アイランド 3a,3b ボンディングワイヤ 4 内部リード 5 外部リード 6 樹脂モールドパッケージ 7 凹部 8 タイバー 9 BGA 10 QFP 11 半田ボール 12 プリント基板 13 リードフレーム 14 リードフレーム枠

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも半導体チップを搭載するアイ
    ランドと、半導体チップとの間をボンディングワイヤで
    接続する内部リードと、内部リードにつながり外部接続
    端子となる外部リードとを有するリードフレームの前記
    アイランド上に複数の半導体チップを搭載し、搭載され
    た複数の半導体チップを一括して樹脂モールドを行って
    樹脂モールドパッケージを形成し、形成されたパッケー
    ジ外周部から外部リードが四方向に導出しているマルチ
    チップ半導体装置において、前記樹脂モールドパッケー
    ジ外周部の中央付近が両側からくびれて外周部に凹部形
    状が形成され、パッケージ外周部の総延長距離が長くな
    っていることを特徴とするマルチチップ半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記凹部形状を形成する外周部にも外部
    リードが設けられていることを特徴とする請求項1記載
    のマルチチップ半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記アイランドも樹脂モールドパッケー
    ジと同様に中央付近がくびれて凹部形状が形成されてい
    ることを特徴とする請求項1記載のマルチチップ半導体
    装置。
  4. 【請求項4】 前記アイランドの中央付近に搭載された
    一半導体チップを挟んでその両側に、対称的に他の半導
    体チップを配置して搭載したことを特徴とする請求項1
    記載のマルチチップ半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記アイランド上に搭載した一半導体チ
    ップと他の半導体チップとの間、及びこれらの半導体チ
    ップと内部リードとの間がそれぞれボンディングワイヤ
    により接続されていることを特徴とする請求項1記載の
    マルチチップ半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記外部リードの形状がガルウィング形
    状、又はDIP形状、又はJリード形状であることを特
    徴とする請求項1記載のマルチチップ半導体装置。
JP2001173632A 2001-06-08 2001-06-08 マルチチップ半導体装置 Pending JP2002368184A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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