JPH11297738A

JPH11297738A - 半導体チップの基板実装構造

Info

Publication number: JPH11297738A
Application number: JP10093257A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Honda; 本田　　匡宏
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1998-04-06
Publication date: 1999-10-29
Anticipated expiration: 2018-04-06
Also published as: JP3965767B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体チップを配線基板に搭載し、両者をワ
イヤボンディングで接続する実装構造において、チップ
の実装面積をチップサイズにまで縮小可能な構成を提供
する。【解決手段】半導体チップ２０は片面２１に電極取出
部としてのパッド２２を有し、配線基板１０はワイヤ通
孔１３を有する。半導体チップ２０の片面２１と配線基
板１０の片面１１とは、パッド２２とワイヤ通孔１３と
が対応するように対向配置して接着されており、配線基
板１０の他面１２側の電極部１４とパッド２２とは、ワ
イヤ通孔１３を通してワイヤボンディングされ、半導体
チップ２０と配線基板１０とは電気的に接続されてい
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、半導体チップをワ
イヤボンディングにより配線基板に電気的に接続する半
導体チップの基板実装構造に関し、特に構造の小型化に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、機器の小型化に伴い、高密度実装
に適しているベアチップ実装が盛んに検討されている。
このベアチップ実装としては、図３及び図４に示す様な
方式がある。ここで図３及び図４において、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図３はワイヤボンディン
グ方式であり、半導体チップ１の電極取出部と配線基板
２との間をワイヤボンディングによるワイヤ３にて結線
した後、接続部分の保護のため樹脂４により全体を封止
する。

【０００３】一方、図４はフリップチップ方式であり、
半導体チップ１の電極取出部に半田で盛り上がらせて形
成したバンプ５によって、半導体チップ１を配線基板２
に接続する。また、上記両方式の他、配線フィルムを用
いるＴＡＢ方式（テープキャリア方式）がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワイヤ
ボンディング方式の場合、一般的にＡｌパッド上にＡｕ
ボールワイヤを超音波や熱の接合エネルギーの印加によ
り圧着するという成熟した技術がある反面、図３の様
に、半導体チップ１周辺から外部の配線基板２へボンデ
ィングが行われていることやワイヤ３のループ（ワイヤ
ループ）の形成、封止樹脂４の関係等から、実装厚・実
装面積に限界があり、チップサイズの実装構造とするこ
とは不可能である。

【０００５】また、フリップチップ方式は、各種実装法
の中で最も実装面積が小さくかつ最も薄型実装が可能で
あるが、図４に示す様に、バンプ５の形成処理が必要な
ことや、半導体チップ（例えばＳｉチップ等）１と配線
基板（例えばアルミナ基板）２との材料の熱膨張率の差
に起因するバンプ５の熱疲労寿命が信頼性に支障をきた
すなどの問題がある。さらには、この熱膨張率の差によ
ってチップ１の大きさが制限されるだけでなく、配線基
板２についてもＳｉ基板、セラミック基板あたりまでが
実用化対象領域と考えられている。

【０００６】また、ＴＡＢ方式に関しても、同様に、実
装面積の限界、バンプ形成処理などが問題としてあげら
れる。以上の点から本発明者は、比較的信頼性に優れ、
材料の制約の少ないワイヤボンディング方式の実装構造
を用いて、上記問題点を解決することとした。そこで、
本発明の目的は、半導体チップを配線基板に搭載し、両
者をワイヤボンディングで接続する実装構造において、
チップの実装面積をチップサイズにまで縮小可能な構成
を提供することとする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、チップ配置の
向き及びボンディングワイヤの接続方向という点に着目
してなされたものである。すなわち、請求項１記載の発
明においては、片面（２１）に電極取出部（２２）を有
する半導体チップ（２０）と、片面（１１）側から他面
（１２）側に貫通する貫通穴（１３）を有する配線基板
（１０）とを備え、半導体チップ（２０）の片面（２
１）と配線基板（１０）の片面（１１）とを、電極取出
部（２２）と貫通穴（１３）とが対応するように対向配
置して接着し、電極取出部（２２）と配線基板（１０）
の他面（１２）とを、貫通穴（１３）を通してワイヤボ
ンディングすることにより、半導体チップ（２０）と配
線基板（１０）とを電気的に接続したことを特徴として
いる。

【０００８】本発明では、半導体チップ（２０）の電極
取出部（２２）は、半導体チップ（２０）の中央部から
ワイヤボンディングにより配線基板（１０）の他面（１
２）と接続されるため、半導体チップ（２０）の片面
（２１）と対向する配線基板（１０）の片面（１１）に
は、半導体チップ（２０）のみの配置スペースがあれば
よい。従ってチップの実装面積をチップサイズにまで縮
小可能とできる。

【０００９】また、ワイヤボンディングによるワイヤ
（４０）は、半導体チップ（２０）の電極取出部（２
２）から配線基板（１０）の他面（１２）側に至るよう
に形成され、貫通穴（１３）内部のスペースに形成され
るため、ワイヤループが半導体チップ（２０）及び配線
基板（１０）から突出する部分を小さく抑えることがで
き、実装厚さもチップサイズとできる。

【００１０】また、請求項２記載の発明では、貫通穴
（１３）の内周面に段部（１３０）を設け、この段部
（１３０）と電極取出部（２２）とをワイヤボンディン
グすることにより、半導体チップ（２０）と配線基板
（１０）とを電気的に接続したことを特徴としており、
段部（１３０）でのボンディング接続分が加わるため、
請求項１記載の発明の効果に加え、ボンディング数の増
加が可能である。

【００１１】さらに、請求項３記載の発明では、請求項
１及び請求項２の構成に加えて、電極取出部（２２）、
貫通穴（１３）及びワイヤワイヤボンディングによって
形成されたワイヤ（４０）を、樹脂（５０）によって封
止したことを特徴としており、接続部分が保護され信頼
性向上が図れる。なお、上記各手段の括弧内の符号は、
後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す
ものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に本実施形態に係る半導体チッ
プの基板実装構造を示す。図１において、１０は配線基
板であり、図示しない配線部が形成されている。ここ
で、（ａ）は配線基板１０の表面（請求項でいう片面）
１１からみた図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、
（ｃ）は配線基板１０の裏面（請求項でいう他面）１２
からみた図である。

【００１３】２０は、片面２１を拡散面としてデバイス
が形成された半導体チップ（半導体素子）である。半導
体チップ（以下チップという）２０は、片面２１の中央
部に縦２列に配置された複数個のパッド（接合部）２２
を有する。これらパッド２２は、上記デバイスと導通す
る電極取出部として構成されている。また、配線基板１
０には、表面１１から裏面１２に貫通するワイヤ通孔
（貫通穴）１３が形成されている。ワイヤ通孔１３は、
パッド２２の配置スペースの大きさに対応した長方形状
に開けられており、後述のワイヤボンディングによるワ
イヤ４０が通るための孔となっている。

【００１４】チップ２０は、片面２１を配線基板１０の
表面１１に対向配置させた形（いわゆるフェースダウ
ン）にて接着されており、パッド２２はワイヤ通孔１３
に対応した位置にて、ワイヤ通孔１３から配線基板１０
の裏面１２側を覗くようになっている。なお、チップ２
０と配線基板１０とは、ダイボンディングされ、両面１
１、２１間に介在する接着剤３０によって接着されてい
る。

【００１５】また、配線基板１０において、裏面１２の
ワイヤ通孔１３縁部には、パッド２２の数に対応した数
の電極部１４が設けられており、これら電極部１４は、
配線基板１０の上記配線部と導通されている。そして、
チップ２０の各パッド２２は各々、ワイヤ通孔１３を通
るワイヤ４０によって、配線基板１０の裏面１２に設け
られた各電極部１４に電気的に接続されている。これら
ワイヤ４０はＡｕ（金）線またはＡｌ（アルミニウム）
線等からなり、通常のワイヤボンディングにより結線さ
れている。

【００１６】また、ワイヤ４０及びワイヤ４０の接続部
の保護のため、パッド２２、ワイヤ通孔１３及びワイヤ
４０は、モールド樹脂（樹脂）５０によって封止されて
いる。本実施形態の半導体チップの基板実装構造は、か
かる構成を有するものであるが、本構造の製造方法につ
いて概略を述べておく。

【００１７】パッド２２とワイヤ通孔１３とを対応させ
つつ、チップ２０の片面２１と配線基板１０の表面１１
とを対向配置させ、これら両面１１、２１をダイボンデ
ィングする。続いて、パッド２２と電極部１４とを、各
々Ａｕ線またはＡｌ線によりワイヤボンディングした
後、ワイヤ４０及びワイヤ４０の接続部を樹脂封止す
る。こうして図１に示す半導体チップの基板実装構造と
なる。

【００１８】ところで、上述のように、通常のワイヤボ
ンディング方式の場合、ワイヤをチップの周りに引き出
すことや封止樹脂の関係によりどうしても実装面積がチ
ップサイズより大きくなってしまう。また、フリップチ
ップにおいては実装面積がチップサイズではあるが、バ
ンプ形成処理や、バンプの信頼性上の問題により基板種
やチップの大きさが限られてしまう。

【００１９】しかし、本実施形態では、ワイヤ通孔１３
を通して配線基板１０の裏面１２にワイヤボンディング
が施してあるため、配線基板１０の表面１１における実
装面積としては、チップ２０のみの配置スペースがあれ
ばよく、まさにチップサイズの面積実装が可能となる。
また、配線基板１０の裏面１２に関してもチップ１０の
中央部からワイヤボンディングが施してあるため、配線
基板１２へのセカンドボンディングは表面１１のチップ
サイズ面積内に納まる。

【００２０】また、本実施形態では、配線基板１０の表
面１１に、チップ２０からのワイヤボンディングが施さ
れていないため、配線基板１０やチップ２０から突出す
るワイヤループを抑えることができ、また、フリップチ
ップ方式のようなバンプもないため、実装厚もチップサ
イズとできる。また、本実施形態では、信頼性の面に関
しても、熱膨張率の差に起因する熱疲労寿命に問題を抱
えているバンプ技術ではなく、成熟されたワイヤボンデ
ィング技術を用いているため問題はない。そのため、熱
膨張率の影響は大きくなく、配線基板１０の種類やチッ
プ２０のサイズも制限されることはない。

【００２１】さらに、本実施形態では、樹脂封止に関し
てもワイヤ通孔１３の真上から行うことができるのでワ
イヤ４０への負荷が少なく、ワイヤ流れによる（Ａｕま
たはＡｌ線間の）短絡やワイヤ切断も押さえることがで
きる。以上のように、本実施形態では、中央縦２例にパ
ッド２２が配列してあるチップ２０を、予めワイヤ通孔
１３の開いている配線基板１０に、パッド２２を下向き
（フェースダウン）に接着し、配線基板１０のワイヤ通
孔１３を通して裏面１２から、電極部１４とパッド２２
との両側にワイヤボンディングを行い、樹脂封止するこ
とで、本発明の目的を達成するものである。

【００２２】ところで、上記図１では、配線基板１０の
ワイヤ通孔１３が１個、チップ２０のパッド２２が２列
の場合におけるワイヤボンディングを例にとって説明を
したが、本実施形態において、それらの数に制限はな
い。図２に、上記図１の図示例とは異なる３つの変形例
を示す。なお、以下、主として上記図１と異なる部分に
ついて述べることとし、同一部分については、図中同一
符号を付して説明を省略する。また、図２において符号
は省略したが、ワイヤ４０の配線基板１０側接続部分
は、上記図１と同様に電極部１４である。

【００２３】（第１の変形例）：本実施形態に係る第１
の変形例を図２（ａ）に示す。本例ではパッド２２を４
列とし、ワイヤ通孔１３は１個であるが内周面に段部１
３０を有することが異なる。チップ１０の中央部には４
列のパッド２２が配置してあり、その配置スペースに対
応した大きめのワイヤ通孔１３が設けられている。その
ワイヤ通孔１３を通して、上記図１の構成と同様にワイ
ヤボンディングが施され、樹脂封止されている。

【００２４】この場合、ワイヤ４０の数が多くなったこ
とにより、ワイヤループが大きくなってしまうので、配
線基板１０において、ワイヤ通孔１３に段部１３０を設
けることによりそれを防いでいる。従って、４列のパッ
ドを配列し、段部１３０にて更にワイヤボンディング接
続可能とすることにより、ボンディング数の増加が図れ
る。

【００２５】（第２の変形例）：図２（ｂ）に本実施形
態に係る第２の変形例を示す。本例ではパッド２２を４
列とし、ワイヤ通孔１３を２個としたことが異なる。チ
ップ２０には４列のパッド２２が配置してあるが、片側
の２列と他側の２列との間に、ある程度間隔を設けてあ
る。ワイヤ通孔１３は、パッド２２における各々の２列
に対応した２つのワイヤ通孔１３ａ、１３ｂとからな
る。各ワイヤ通孔１３ａ、１３ｂを通して、上記図１の
構成と同様にワイヤボンディングが施され、樹脂封止さ
れている。

【００２６】従って、本例では、４列のパッド２２を配
列し、ワイヤ通孔１３を２個としたことによりボンディ
ング数の増加が図れ、更に、パッド２２をチップ２０の
中央部に集める必要がなくなる。（第３の変形例）：図２（ｄ）に本実施形態に係る第３
の変形例を示す。本例は、上記第１および第２の変形例
を組み合わせたものであり、ボンディング数の大幅な改
善（図では６列のパッド２２）ができる。

【００２７】なお、本実施形態において以上述べた各図
示例は、チップのパッド数、配置、ワイヤ通孔の数、配
線基板の段部の組合せの代表的なものを示したが、これ
らの組み合わせによるチップサイズ内でのワイヤボンデ
ィング数の選択は自由であり、大幅な改善も可能であ
る。また、チップ２０の片面２１はパッド２２が形成さ
れていればよく、拡散面でなくともよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る半導体チップの基板
実装構造を示す図である。

【図２】上記実施形態に係る半導体チップの基板実装構
造の変形例を示す図である。

【図３】従来のワイヤボンディング方式の実装構造を示
す図である。

【図４】従来のフリップチップ方式の実装構造を示す図
である。

【符号の説明】

１０…配線基板、１１…配線基板の表面、１２…配線基
板の裏面、１３…ワイヤ通孔（貫通穴）、２０…半導体
チップ、２１…半導体チップの片面、２２…パッド、４
０…ワイヤ、５０…モールド樹脂、１３０…段部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片面（２１）に電極取出部（２２）を有
する半導体チップ（２０）と、片面（１１）側から他面（１２）側に貫通する貫通穴
（１３）を有する配線基板（１０）とを備え、前記半導体チップ（２０）の前記片面（２１）と前記配
線基板（１０）の前記片面（１１）とは、前記電極取出
部（２２）と前記貫通穴（１３）とが対応するように対
向配置されて接着されており、前記電極取出部（２２）と前記配線基板（１０）の前記
他面（１２）とを、前記貫通穴（１３）を通してワイヤ
ボンディングすることにより、前記半導体チップ（２
０）と前記配線基板（１０）とが電気的に接続されてい
ることを特徴とする半導体チップの基板実装構造。
【請求項２】前記貫通穴（１３）の内周面には段部
（１３０）が設けられ、この段部（１３０）と前記電極
取出部（２２）とをワイヤボンディングすることによ
り、前記半導体チップ（２０）と前記配線基板（１０）
とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１
に記載の半導体チップの基板実装構造。
【請求項３】前記電極取出部（２２）、前記貫通穴
（１３）及び前記ワイヤワイヤボンディングによって形
成されたワイヤ（４０）は、樹脂（５０）によって封止
されていることを特徴とする請求項１または２に記載の
半導体チップの基板実装構造。