JPH0793400B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、マルチチップタイプの半導体装置に係り、と
くに、多ピンのQFP（Quad Flat Package）に用いる半導
体素子（以下、チップという。）を載置したリードフレ
ームの構造に関するものである。

（従来の技術） 集積回路の高密度化、高機能化が進むにつれて、従来の
ワンチップパッケージ方式では十分対応できなくなって
きており、その対策として複数の半導体素子を１つのパ
ッケージに収めたマルチチップパッケージ方式が開発さ
れるようになってきた。

このマルチチップパッケージによって高密度実装が実現
可能になり、新しい集積回路を開発するにも、既存のチ
ップを組合せて１パッケージに組込むためにリードフレ
ームの設計だけでよく、開期間が短縮できる。また、Si
ICとGaAs素子、バイポーラとのＣ−MOS ICなどのいまま
で１チップ化が困難だったデバイスも１チップ化が可能
になるなど高機能化に役立ち、さらに、トランスファー
モールドで樹脂封止を行うために、従来の樹脂封止型半
導体装置と同等の信頼性が得られるなどこのタイプのパ
ッケージの有用性には高いものがある。

ICやLSIなどの半導体装置の樹脂封止タイプは、低価格
化の目的や外形構造の複雑化にともなって最近急速に増
加してきている。このタイプをマルチチップ化するに
は、複数のチップをリードフレームに載置して、この複
数のチップをモールド樹脂で一体化してなる。第５図
は、チップを２つ搭載した例である。リードフレーム１
中心の半導体素子載置部（以下、アイランドという。）
２は、方形のチップを載せるために方形であり、かつ、
その任意の一辺は、リードフレーム１の辺とは平行にな
っている。このアイランド２は、吊りピン３によっても
支持されており、リードは、ダムバー４によって支持さ
れている。チップ２を搭載後に、チップ、吊りピン３、
リードは、たとえば、エポキシ樹脂のようなモールド樹
脂によって被覆される。リードについては、ダムバー４
からのアウターリードは、露出しているが、チップとリ
ードを電気的に接続するボンデイングワイヤとリードと
の接続部であるインナーリード部とアウターリードとイ
ンナーリードの中間の中間リード部５は、モールド樹脂
によって被覆される。モールド樹脂の形成法としては、
注型法、トランスファモールド法、浸漬法などが知られ
ているが、トランスファモールド法が最も多く利用され
ている。

ところが、マルチチップパッケージは、電子機器の高密
度化・高機能化という目的に沿って多ピン化が年々進ん
でいる。ところが、第５図のようにピンのそれ程多くな
い場合は問題ないが、多ピン化の進んだ、たとえば、第
６図に示すようなパッケージ６に２個のチップを収納し
ようとすると、２個のチップに挟まれた部分の中間リー
ドの引きまわしのために大きな空間が必要となり、必然
的にパッケージは細長いものとなって既存のパッケージ
に収めることが不可能になる。また、無理に既存のパッ
ケージに適用すると、中間リード５は、従来よりも細長
くしなければならず、その上、大きくまわり込むように
しなければならないので、リードの強度が弱くなってワ
イヤボンディング工程後の搬送時におけるショックによ
るワイヤ切れや樹脂モールド時にリード変形が起き易く
なるなど組立性，信頼性の面で問題が生ずることにな
る。

さらに、マルチチップパッケージは多くの場合既存の半
導体チップを組合せるために、チップ上の複数の電極、
即ち、ボンディングパッドはパッケージ内で不均一に配
列される場合がある。とくに、バイポーラICなどのチッ
プは、その回路の性質からこのボンディングパッドが不
均等に配列されている例が多い。このように、ボンディ
ングパッドがパッケージ内で不均一に配列している場合
には、第７図に示すように無駄な空間と空きリードなど
無駄なリードが生じてしまう。

（発明が解決しようとする課題） 前述のように、従来のパッケージでは、現在の多ピン化
したチップや不規則に配列したボンディングパッドを有
するチップを有効に配置することは難しく、パッケージ
の大型化など問題が多かった。

本発明は、上記事情によってなされたもので、組立性に
すぐれ、多ピン型のマルチチップパッケージに適した新
規なリードフレームを有する半導体装置を提供すること
を目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、少くとも２個以上のチップをリードフレーム
のアイランドに設置した半導体装置に関するものであ
り、リードフレームと、前記リードフレームに載置さ
れ、周辺部に複数のボンディングパッドを有する矩形状
半導体素子とを備え、前記リードフレームは、４辺より
なる四角形状の枠に相当する矩形状リードフレームと、
一方の対の辺に平行な軸に対して傾斜するように配置さ
れた複数の矩形状半導体素子載置部と、前記矩形状リー
ドフレームの辺と前記矩形状半導体素子載置部とを接続
する吊りピンと、前記矩形状リードフレームの辺と前記
矩形状半導体素子載置部の辺とが対向する場合に、前記
矩形状リードフレームの辺から対向する前記矩形状半導
体素子載置部の辺に近傍する位置まで延び、かつ、延び
る途中で屈曲する場合の屈曲部の内角が鈍角である複数
の中間リードとを具備していることを特徴としている。
また、前記隣接するアイランドのそれぞれの互いに向い
合う辺に平行な軸が交差するように、前記アイランドが
傾斜していることを特徴としている。さらに、前記複数
のボンディングパッドは、前記チップの周辺部に不均一
に配列され、前記隣接するアイランドの一方に載置され
た前記チップの中心とその各ボンディングパッドとを結
ぶベクトルの総和と、他方のアイランドに載置された前
記チップの中心とその各ボンディングパッドとを結ぶベ
クトルの総和は、これらのチップの中心を結ぶ軸上にお
いて互いに相反する方向を向いていることを特徴として
いる。

（作 用） 本発明は、上記のように、リードフレームに対してチッ
プが斜めになるように配置する如く、アイランドを形成
することによってチップ間の配線空間が広がり、さら
に、チップ間の中間リードを短く、また屈曲を少なく設
計できるので、チップのリード数が多くなってもパッケ
ージを長くする必要はなく、また、リードの幅を極端に
狭くする必要もない。

また、チップが不規則に配列したボンディングパッドを
有する場合は、前記のようなアイランドの構成に加え
て、ボンディングパッドの配置密度が疎である部分をチ
ップ間の空間に向くようにチップを配置すればその空間
を有効に利用することができる。

（実施例１） 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。図
は、モールド樹脂からなるパッケージ６のリードフレー
ムのある部分の断面図である。このリードフレームに載
置する２つのチップは正方形であるので、これを支持す
るリードフレームのアイランド２の形状も正方形であ
る。この例ではボンディングパッドは、チップ上に均等
に規則正しく配置されている。したがって、ボンディン
グパッドの配置の疎密についてとくに考慮する必要はな
い。従来例の第６図におけるリードフレームのアイラン
ド２の配置は、リードフレームに対して平行に置かれて
いる。すなわち、リードフレームの長軸と二つのアイラ
ンドの中心軸とは一致しているが、この実施例では、リ
ードフレームの長軸と各アイランドの中心軸とはそれぞ
れ45゜の角度をなしている。したがって、２つのアイラ
ンド２をつなく吊りピン３は、第６図ではアイランドの
各辺同志を結合しているのに、第１図ではアイランドの
角同志を結合している。対向するアイランド２の各辺
は、第６図では平行に向い合っているが、本実施例の第
１図では90゜の角をなして向い合っている。すなわち、
向い合う両辺が各々反対側に倒れる形になる。したがっ
て、本実施例の方が、向い合う辺が斜めになっている分
だけ両アイランド間の空間が広くなっているので、その
分リードの占める面積は大きくとれることになる。その
上、両アイランド間の中間リード５はアイランドの一辺
付近から垂直に延びて、ある点で直角に曲らなればなら
ず大きな屈曲部が必要であったが、第１図では、アイラ
ンドが斜めのために、アイランド２の一辺付近から延び
る中間リード５は、殆んど屈曲せずにリードフレームの
縁へ斜めに降りている。このように、本発明では、中間
リードのためのアイランド２間の空間が広くとれるの
で、リードを余り細くする必要がなく、また屈曲部が少
いので、ワイヤボンディング後の搬送時のショックによ
るワイヤ切れや、モールド時のリード変形を有効に防止
することができる。

（実施例２） つぎに、本発明の第２の実施例を第２図および第３図に
よって説明する。

この例では、たとえば、バイポーラICのようにチップ７
上のボンディングパッド10が不規則に配置されている。
ただし、これらパッド10は、チップの周辺に配置されて
おり、この点は、規則正しく配置されているチップと変
わりはない。チップ間の配線に余裕をもたせるには、ま
ず両者間の有効面積を大きくすること、中間リード
は、向い合う垂直のアイランドの辺から水平状態にある
リードフレームの縁まで延びているので、その経路が直
角にならないように、この向い合う垂直の辺を出来るだ
け水平に傾けること、およびアイランド間にある中間
リードの数を少なくすることの三点に目する必要があ
る。

このアイランド２の配置角度を決定するには、上記〜
の点を考慮しつつ次の設計法を用いる。

まず、第１のチップ７に注目する。チップ７上の各ボン
ディングパッド10を点と見做す。そして、チップ７の中
心からパッド10への距離と方向を考慮したベクトル９を
想定し、全ベクトル９の総和を求める。そして、第２の
チップも同様にチップ中心からボンディッグパッドまで
のベクトルを想定し、その総和を求める。それぞれの総
和ベクトル11をリードフレームの長軸上に置き、互いに
反対方向を向き、かつ、リードフレーム中心から外方へ
向くように２つのアイランド２を配置する。両アイラン
ドはチップのボンディングパッドの配列に対応した傾き
で配置されるが、この傾きの程度は、両者で相違してい
ても良い。この設計法でアイランドを配置すると、リー
ドの屈曲を少くすることができると同時にアイランド間
を広くすることができる。また、両者が対向する近くに
はボンディングパッドの数が少くなるようにチップ７が
載置される。

（実施例３） また、製品によっては、パッドの配置およびパッドとリ
ードとの接続関係、いわゆるピンコネクションが、ユー
ザーなどの要請ですでに決定していることもある。第４
図にその例が示されている。この例では、実施例２にお
ける設計法を用いることができないので、可能なかぎり
中間リードが短く、屈曲が少なくなるようにリードフレ
ームの一辺と、その辺と対向するチップの延長線とが交
わる角度を０〜45゜の範囲で求める。第４図では、その
角度が18゜であった。その角度で、中間リードを短く、
かつ、その屈曲を小さくすることができた。

〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発によって、従来よりも短く、
かつ屈曲の小さい中間リードを持つリードフレームが設
計でき、組立性，信頼性の向上を図ることができる。ま
た、チップ上のボンディングパッドが不規則に配置され
ていてもチップ間の距離を小さく保つことができるので
パッケージの小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例のリードフレームとパ
ッケージの断面図、第２図は、本発明の第２の実施例の
リードフレームとパッケージの断面図、第３図は、本発
明の第２の実施例のチップの断面図、第４図は、本発明
の第３の実施例のチップとリードフレームの断面図、第
５図〜第７図は、従来例のリードフレーム、パッケージ
およびチップの断面図である。 １……リードフレーム、２……リードフレームのアイラ
ンド、 ３……リードフレームの吊りピン、 ４……リードフレームのダムバー、 ５……リードフレームの中間リード、 ６……パッケージ、７……チップ、 ８……空きリード、９……ベクトル、 10……チップ上のボンディングパッド、 11……総和ベクトル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リードフレームと、 前記リードフレームに載置され、周辺部に複数のボンデ
   ィングパッドを有する矩形状半導体素子とを備え、 前記リードフレームは、 ４辺よりなる四角形状の枠に相当する矩形状リードフレ
   ームと、 一方の対の辺に平行な軸に対して傾斜するように配置さ
   れた複数の矩形状半導体素子載置部と、 前記矩形状リードフレームの辺と前記矩形状半導体素子
   載置部とを接続する吊りピンと、 前記矩形状リードフレームの辺と前記矩形状半導体素子
   載置部の辺とが対向する場合に、前記矩形状リードフレ
   ームの辺から対向する前記矩形状半導体素子載置部の辺
   に近傍する位置まで延び、かつ、延びる途中で屈曲する
   場合の屈曲部の内角が鈍角である複数の中間リードとを
   具備していることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
2. 【請求項２】前記隣接する半導体素子載置部のそれぞれ
   の互いに向い合う辺に平行な軸が交差するように、前記
   半導体素子載置部が傾斜していることを特徴とする請求
   項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 【請求項３】前記複数のボンディングパッドは、前記半
   導体素子の周辺部に不均一に配列され、前記隣接する半
   導体素子載置部の一方に載置された前記半導体素子の中
   心とその各ボンディングパッドとを結ぶベクトルの総和
   と、他方の半導体素子載置部に載置された前記半導体素
   子の中心とその各ボンディングパッドとを結ぶベクトル
   の総和は、これらの半導体素子の中心を結ぶ軸上におい
   て互いに相反する方向を向いていることを特徴とする請
   求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。