JPH0799261A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPH0799261A
JPH0799261A JP5241685A JP24168593A JPH0799261A JP H0799261 A JPH0799261 A JP H0799261A JP 5241685 A JP5241685 A JP 5241685A JP 24168593 A JP24168593 A JP 24168593A JP H0799261 A JPH0799261 A JP H0799261A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor chip
wiring
lead frame
inner lead
ceramic
Prior art date
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Pending
Application number
JP5241685A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Fukuzawa
雄二 福澤
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP5241685A priority Critical patent/JPH0799261A/ja
Publication of JPH0799261A publication Critical patent/JPH0799261A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50Bond wires
    • H10W72/551Materials of bond wires
    • H10W72/552Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
    • H10W72/5522Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising gold [Au]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/756Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、セラミック基板内に搭載された半導
体チップを低融点ガラスを用いて封止してなるガラス封
止セラミックパッケージにおいて、搭載できる半導体チ
ップのサイズを縮小でき、低廉価できるようにすること
を最も主要な特徴とする。 【構成】たとえば、セラミック基板11,12のキャビ
ティ部に、表面に配線15aの施された中継基板15を
配置する。そして、その配線15aによりワイヤ16
a,16bを中継させて、半導体チップ13の電極パッ
ド13aとリードフレーム14のインナリード部14a
とを電気的に接続する。こうして、半導体チップ13の
サイズを中継基板15上の配線15aのピッチに依存さ
せることで、Ass´lyプロセスや装置の変更を必要
とすることなく、小ゲート多ピンチップの搭載を可能と
する構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえばサークワッ
ドと称するガラス封止セラミックパッケージ(QFP−
G)などの半導体装置に関するもので、特にゲートアレ
ーなどに使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の1つとして、セラミ
ック基板内に搭載された半導体チップを低融点ガラスを
用いて封止してなるQFP−Gが実用化されている。図
4は、従来のQFP−Gの構成を示すものである。
【0003】このQFP−Gは、上下のセラミック基板
1,2によりフェリウム・ニッケル合金(42Allo
y)またはコバール(KOV)などよりなるリードフレ
ーム3を挟み込み、封止材に低融点ガラス4を用いて半
導体チップ5の周囲を封止したものである。
【0004】この場合、半導体チップ5は、銀−ポリイ
ミド(Ag−PI)または銀−ガラス(Ag−Glas
s)などのマウント材6によりセラミック基板2上にマ
ウントされ、その電極パッドがアルミニウム(Al)や
金(Au)などのワイヤ7を介してリードフレーム3の
インナリード部と電気的に接続されている。
【0005】通常、QFP−Gに搭載される半導体チッ
プ5のサイズは、リードフレーム3のインナリード部の
ピッチおよびボンディングワイヤ7のループ長により制
限される。
【0006】ここで、ピン数が304ピンのQFP−G
の場合について考えると、リードフレーム3の厚さ
(t)を0.15mmとしたとき、エッチングによるイ
ンナリード部のピッチの加工限界は220μm程度(イ
ンナリード部のボンディングの有効幅を100μmとす
る)であり、インナリード部の先端の開口は約20mm
角となる。
【0007】また、このときのワイヤ7のループ長は、
約3.5〜4.5mmが限界となる。したがって、30
4ピンのQFP−Gに搭載できる半導体チップ5の最小
サイズは、15.0mm角程度が限界となる。
【0008】一方、QFP−Gにおいては、たとえば小
ゲート多ピンチップのような、より小型の半導体チップ
を搭載できるようにすることで、低コスト化が図れるこ
とが知られている。
【0009】これは、搭載できるチップのサイズを小さ
くし、1チップ当たりの単価を下げる(一般に1枚のウ
ェハより得られるチップ数が多くなればそれだけ安価に
できる)ことにより、全体的なコストダウンが可能とな
るためである。
【0010】そこで、より小型の半導体チップを搭載で
きるようにするための対策として、リードフレーム3の
厚さを薄くし、インナリード部のピッチを短縮すること
が容易に考えられる。
【0011】すなわち、インナリード部を延長して、小
型の半導体チップを搭載した場合にも、インナリード部
の先端が半導体チップの電極パッドに近接されるように
することで、電極パッドとインナリード部との接続をワ
イヤ7のループ長の限界範囲内で可能にしようとするも
のである。
【0012】しかしながら、リードフレーム3を薄くす
る場合、アウタリード部も同然のように薄くなるため、
機械的強度の低下を招くという問題があった。これは、
リードフレーム3の機械的強度が、板厚の2乗により低
下するためである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、より小型の半導体チップを搭載できるよう
にすることが難しいという問題があった。そこで、この
発明は、リードフレームの機械的強度の低下を招いたり
することなく、搭載できる半導体チップを小型化でき、
低廉価を図ることが可能な半導体装置を提供することを
目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体装置にあっては、キャビティ部
を有する封止体と、この封止体の前記キャビティ部内に
搭載される半導体チップと、この半導体チップが接続さ
れるリードフレームと、前記封止体の前記キャビティ部
内に設けられ、表面に配線が施された中継基板と、この
中継基板上の配線を介して、前記半導体チップおよび前
記リードフレームの相互を電気的に接続するワイヤとか
ら構成されている。
【0015】
【作用】この発明は、上記した手段により、搭載可能な
半導体チップのサイズを中継基板のピッチに依存させる
ことが可能となるため、インナリード部を延長したのと
同等の効果が期待できるものである。
【0016】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1は、本発明にかかるガラス封止セ
ラミックパッケージ(QFP−G)の構成を示すもので
ある。なお、ここでは、ピン数が304ピンとされてい
るQFP−Gを例に、その平面(同図(a))と断面
(同図(b))とをそれぞれ示している。
【0017】たとえば、このQFP−Gは、上下のセラ
ミック基板(封止体)11,12のキャビティ部内に搭
載された半導体チップ13の、その電極パッド13a
と、リードフレーム14のインナリード部14aとが、
中継基板15の表面に設けられた配線15aを介して電
気的に接続された構成とされている。
【0018】この場合の電気的接続、つまりリードフレ
ーム14のインナリード部14aと中継基板15上の配
線15aとの接続、および中継基板15上の配線15a
と半導体チップ13上の電極パッド13aとの接続は、
それぞれにボンディング・ワイヤ16a,16bによっ
て行われるようになっている。
【0019】そして、上下のセラミック基板11,12
によってリードフレーム14が挟み込まれ、封止材に低
融点ガラス17が用いられて、上記した接続点を含む半
導体チップ13の周囲が封止されている。
【0020】上下のセラミック基板11,12は、たと
えば安価なムライトによって構成され、その上方のセラ
ミック基板(リッジ)11および下方のセラミック基板
(ベース)12には、それぞれキャビティ部を形成する
凹部11a,12aが設けられている。
【0021】半導体チップ13は、たとえば小ゲート多
ピンチップのような15.0mm角以下の小型のチップ
で、銀−ポリイミド(Ag−PI)または銀−ガラス
(Ag−Glass)などのマウント材18により、セ
ラミック基板12上の凹部12aにマウントされるよう
になっている。
【0022】リードフレーム14は、たとえばフェリウ
ム・ニッケル合金(42Alloy)またはコバール
(KOV)などの薄板をエッチング加工して製作される
ものである。
【0023】この場合、リードフレーム14の厚さ
(t)を0.15mmとするとき、現在のエッチング加
工技術における加工限界により、インナリード部14a
の最小ピッチ幅は220mm程度(ボンディングの有効
幅を100μmとする)となっている。
【0024】また、このときのインナリード部14aの
先端の開口(デバイスホール)は、約20mm角とされ
ている。中継基板15は、上記セラミック基板12との
間でのαマッチングがとられた基台(たとえば、セラミ
ック基板)の表面に、タングステン(W)または銅(C
u),モリブデン(Mo),アルミニウム(Al),銀
−パラジウム(Ag−Pd)などからなる多数の導電性
の配線15aが施されてなるものである。
【0025】配線15aは、たとえばWの場合、周知の
厚膜印刷技術を用いることにより、150μmまでのピ
ッチ幅(ボンディングの有効幅を100μmとする)で
の形成が可能とされている。
【0026】本実施例の場合、上記中継基板15は半導
体チップ13およびセラミック基板12上の凹部12a
とほぼ同じ高さを有する枠状体として形成され、結晶化
ガラスなどの低融点ガラスからなる接着剤19により、
セラミック基板12上の凹部12aの、上記半導体チッ
プ13とリードフレーム14との相互間に接着・固定さ
れるようになっている。
【0027】ボンディング・ワイヤ16a,16bは、
それぞれループ長の限界範囲内で、インナリード部14
aと中継基板15上の配線15aとの接続、および中継
基板15上の配線15aと電極パッド13aとの接続を
行うものであり、Alワイヤや金(Au)ワイヤなどが
用いられる。
【0028】なお、このときのワイヤ16a,16bの
ループ長は、それぞれ約3.5〜4.5mmが限界とさ
れている。しかして、半導体チップ13とリードフレー
ム14との相互間に中継基板15を用意し、この中継基
板15上の配線15aを介して、ワイヤ16a,16b
の相互を接続するようにすることで、電極パッド13a
とインナリード部14aとを電気的に接続することが可
能となっている。
【0029】すなわち、上記中継基板15は電極パッド
13aとインナリード部14aとの接続を、それぞれの
ワイヤ16a,16bのループ長の限界範囲内で可能に
しようとするものであり、インナリード部14aと中継
基板15上の配線15aとの間および中継基板15上の
配線15aと電極パッド13aとの間でそれぞれボンデ
ィングを行うことにより、両者をループ長の限界範囲内
のワイヤ16a,16bにより接続できるようになるも
のである。
【0030】このように、2回のボンディングを行うこ
とにより、インナリード部14aのピッチ幅に依存する
半導体チップよりも小型の半導体チップ13に対して
も、有効なボンディング接続の実施が可能となる。
【0031】したがって、このような構成によれば、セ
ラミック基板11,12内のキャビティ部に搭載できる
半導体チップ13のサイズは、中継基板15上の配線1
5aのピッチに依存することになり、リードフレーム1
4のインナリード部14aのピッチを変えたり、セラミ
ック基板11,12の規格寸法などを変更することなし
に、従来よりもより小型の半導体チップ13を搭載でき
るようになるものである。
【0032】たとえば、リードフレーム14のインナリ
ード部14aのピッチの加工限界が220μmであるの
に対し、中継基板15上の配線15aは150μmのピ
ッチ幅までつめることが可能なため、約30%の狭ピッ
チ化が図れ、搭載できる半導体チップ13のサイズを3
0%も縮小し得る。
【0033】この結果、ウェハからのチップの取り数が
多く、安価な、小ゲート多ピンチップのような小型の半
導体チップを容易に搭載できるようになり、リードフレ
ームの機械的強度の低下を招いたりすることなく、QF
P−Gのコストを低下できるものである。
【0034】また、上記実施例においては、中継基板1
5を枠状体とし、セラミック基板12の凹部12a内に
接着剤19により接着・固定するようにしているため、
パッケージのパフォーマンス(熱特性や気密性など)を
損うこともない。
【0035】さらには、中継基板15の接着に低融点ガ
ラスを用いるようにしているため、この接着剤19の塗
布を、封止のための低融点ガラス17の塗布と同時に行
うようにすることで、アッセンブリ(Ass´ly)プ
ロセスの大幅な変更も必要としないものである。
【0036】上記したように、搭載可能な半導体チップ
のサイズを中継基板のピッチに依存させるようにしてい
る。すなわち、半導体チップの電極パッドとリードフレ
ームのインナリード部とを、中継基板を介して接続する
ようにしている。これにより、インナリード部を延長し
たのと同等の効果が期待できるようになるため、狭ピッ
チ化が可能となる。したがって、搭載できる半導体チッ
プのサイズを縮小し得、小型で安価な半導体チップを用
いることで、パッケージとしてのコストの低下が図れる
ものである。
【0037】なお、上記実施例においては、セラミック
基板(ベース)にムライトを用いた場合について説明し
たが、これに限らず、たとえばアルミナ(Al2
3 )、窒化アルミ(AlN)、ガラスセラミックなどを
用いることもできる。
【0038】また、中継基板をセラミック基板の凹部内
に接着する接着剤としては、低融点ガラスの他、ポリイ
ミドやAg−Glassなどを用いるようにしても良
い。また、中継基板は枠状体に限らず、たとえばL字型
や一文字型または配線ごとに分割された構成としても良
い。
【0039】また、中継基板をセラミック基板上の凹部
とほぼ同じ高さを有して形成したが、たとえば図2に示
すように、中継基板15上の配線面の高さがインナリー
ド部14aのボンディング面の高さよりも高くなるよう
にしても良い。
【0040】この場合、ワイヤ16aの低融点ガラス1
7との誤着などを防止でき、より安定したボンディング
接続を実施することが可能となる。さらに、たとえば図
3に示すように、中継基板15を積層型セラミック基板
により構成し、n層(ここでは、二層)とされた各配線
面における配線15aのピッチを半ピッチずつずらして
形成するようにしても良い。
【0041】配線面を二層とした場合、中継基板15上
の配線15aを75μm(150/2μm)のピッチ幅
までつめることが可能となるため、約65%の狭ピッチ
化が図れ、搭載できる半導体チップ13のサイズを65
%も縮小できるようになる。
【0042】この結果、ウェハからのチップの取り数を
9倍に増やすことが可能となり、1チップ当たりのコス
トを1/9にできる。その他、この発明の要旨を変えな
い範囲において、種々変形実施可能なことは勿論であ
る。
【0043】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、リードフレームの機械的強度の低下を招いたりする
ことなく、搭載できる半導体チップを小型化でき、低廉
価を図ることが可能な半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例にかかるガラス封止セラミ
ックパッケージを概略的に示す構成図。
【図2】この発明の他の実施例にかかるガラス封止セラ
ミックパッケージの要部を示す断面図。
【図3】同じく、ガラス封止セラミックパッケージの要
部を示す断面図。
【図4】従来技術とその問題点を説明するために示すガ
ラス封止セラミックパッケージの断面図。
【符号の説明】
11…セラミック基板(リッジ)、12…セラミック基
板(ベース)、12a…凹部、13…半導体チップ、1
3a…電極パッド、14…リードフレーム、14a…イ
ンナリード部、15…中継基板、15a…配線、16
a,16b…ボンディング・ワイヤ、17…低融点ガラ
ス、18…マウント材、19…接着剤。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャビティ部を有する封止体と、 この封止体の前記キャビティ部内に搭載される半導体チ
    ップと、 この半導体チップが接続されるリードフレームと、 前記封止体の前記キャビティ部内に設けられ、表面に配
    線が施された中継基板と、 この中継基板上の配線を介して、前記半導体チップおよ
    び前記リードフレームの相互を電気的に接続するワイヤ
    とを具備したことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記中継基板は枠状に構成され、前記封
    止体のキャビティ部内に、前記半導体チップの周囲を囲
    むようにして設けられることを特徴とする請求項1に記
    載の半導体装置。
JP5241685A 1993-09-28 1993-09-28 半導体装置 Pending JPH0799261A (ja)

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JP5241685A JPH0799261A (ja) 1993-09-28 1993-09-28 半導体装置

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JP5241685A JPH0799261A (ja) 1993-09-28 1993-09-28 半導体装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09120973A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Nec Corp 半導体装置およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09120973A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Nec Corp 半導体装置およびその製造方法

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