JP2011124341A - 半導体装置及びこれを備える半導体モジュール、並びに半導体装置の製造方法及び半導体モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部へ信号を出力する為の出力材料を必要とする従来の半導体装置よりも小型・薄型化が可能となる半導体装置、及びこれを備える半導体モジュール、並びに半導体装置の製造方法及び半導体モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置８は、半導体チップ１とボンディングワイヤ２とを備え、半導体チップ１を封止樹脂５で封止してパッケージングされている半導体装置であって、半導体装置８の側面でボンディングワイヤ２のワイヤ断面７が露出している。ボンディングワイヤ２を外部出力端子とすることで、外部へ信号を出力する為の出力材料を介さずに、半導体チップ１から外部に信号を出力出来る。出力材料を必要としないので、出力材料を必要とする従来の半導体装置よりも小型・薄型化が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップ備えた半導体装置に関する。また、そのような半導体装置を備えた半導体モジュールに関する。さらに、上述した半導体装置、半導体モジュールの製造方法に関する。

従来、パッケージ化された半導体装置が実装された半導体モジュールが幅広く利用されている。半導体装置のパッケージ化は、半導体チップをパッケージングすることにより行われている。

図１３は、実装基板であるモジュール基板（モジュール用基板）１１４に直接半導体チップ１０１を実装するＣОＢ（chip on board）構造を有する従来の半導体モジュール１００の断面図である。

図１４は、半導体チップ１０１をＴＳОＰ（thin small out-line package）構造でパッケージングした半導体装置を、半田１２８を用いて実装した構造を有する従来の半導体モジュール１１０の断面図である。

図１５は、半導体チップ１０１をＣＳＰ（chip size package）でパッケージングした半導体装置を、半田１２８を用いて実装した構造を有する従来の半導体モジュール１２０の断面図である。

図１６は、半導体チップをリードレスキャリア構造で（即ちリードレスキャリア１２９を用いて）パッケージングした半導体装置を、半田１２８を用いて実装した構造を有する従来の半導体モジュール１３０の断面図である。

図１７の半導体モジュール１４０は、特許文献１の第４図に対応しており、半導体モジュール１１０，１２０，１３０における課題に対策を施した半導体モジュールである。図１８の半導体モジュール１５０は、特許文献１の第２図に対応しており、半導体モジュール１１０，１２０，１３０における課題に対策を施した半導体モジュールである。

図１７は、図１６のリードレスキャリア構造でパッケージングした半導体装置を、導電性ゴムコネクター１３１でパッケージ底面から導通させて実装した構造を有する従来の半導体モジュール１４０の断面図である。

図１８は、図１６のリードレスキャリア構造でパッケージングした半導体装置において、実装基板であるくり抜きモジュール基板１３３の側面とパッケージ側面とを導電性ゴムコネクター１３２で導通させて実装した構造を有する従来の半導体モジュール１５０の断面図である。

特開平４−１６５６９２号公報（平成４年６月１１日公開）

最近の半導体モジュール（半導体装置用モジュール）では、小型・薄型化への傾向が顕著である。従来技術のなかで、最も薄型化の効果がある図１３のＣＯＢ構造では、モジュール基板１１４上へ、ダイレクトに半導体チップ１０１を搭載した後に封止樹脂１０５で封止されており、薄型化が可能である。

しかし、半導体チップ１０１搭載後の動作保障検査は、モジュール基板１１４へ実装した状態後で実施されなければならない。この為、半導体チップ１０１の実装時に不良が発生した場合は、半導体チップ１０１を実装したモジュール基板１１４を破棄しなければならないので経済的に不利である。

また、モジュール基板１１４に半導体チップ１０１以外のその他の電子部品が搭載されている場合は、その他の電子部品も併せて破棄しなければならないので、経済的にさらに不利である。

従って、半導体チップ１０１のパッケージングを行い、半導体装置として完成させ、動作保障検査の後に動作保障されたものを実装するという方式（即ち図１４〜図１６の方式）が主流である。

図１４は、半導体チップをＴＳＯＰ構造で半導体装置としたものを、半田１２８を用いた実装によりモジュール基板１１４と接続した半導体モジュール１１０を示す。半導体モジュール１１０は、２つの課題を有している。

第１の課題に関して、半導体モジュール１１０は、半導体チップ１０１の信号線を、リードフレーム１２７を介して外部に出力する半導体モジュールである。このため、リードフレーム１２７の設計制約により外形サイズが拡大してしまうという課題が生じる。

第２の課題に関して、半導体モジュール１１０では、半導体チップ１０１の厚みに、半導体チップ１０１の下に位置する半導体チップ接着剤１２６の厚み、リードフレーム１２７の厚み、封止樹脂１０５の厚み、及び半田１２８の厚みが加算され、モジュールトータルの厚みＴｄが厚くなるという課題が生じる。

以上のように、図１４の半導体モジュール１１０は、第１及び第２の課題を有しているので、小型・薄型化の点で不利である。また、半導体モジュール１１０において半導体装置の実装不良が発生した場合、半田１２８を用いて実装されている為、リペアが困難であるという課題も生じる。

図１５は、図１４よりさらに小型・薄型化を目的としたＣＳＰ構造で半導体装置としたものを、図１４と同じく半田１２８を用いた実装によりモジュール基板１１４と接続した半導体モジュール１２０を示す。半導体モジュール１２０における半導体装置では、図１４のＴＳＯＰパッケージ構造を有する半導体装置と比較して、外形サイズとモジュールトータルの厚みＴｅとが、かなり縮小されている。

しかしながら、半導体モジュール１２０は、２つの課題を有している。第１の課題は、半導体チップ１０１の外部出力手段として用いているプリント基板１０７の設計制約により外形サイズが制限されるという課題である。また、第２の課題に関して、厚みの面では、半導体チップ１０１の厚みに、半導体チップ１０１の下に位置する半導体チップ接着剤１２６の厚み、プリント基板１０７の厚み、及び半田１２８の厚みが加算され、モジュールトータルの厚みＴｅが厚くなるという課題が生じる。

また、半導体モジュール１２０は、半田１２８により実装が行われる部分は、半導体装置の底面である。このため、実装状態の目視での確認ができないので、実装不良の発見が困難であるという課題も有している。そして、半導体モジュール１１０と同様に、半導体装置の実装不良が発生した場合のリペアが困難であるという課題もある。

図１６の半導体モジュール１３０は、２つの課題を有している。第１の課題は、半導体装置の側面にもリードレスキャリア１２９が存在する為、外形サイズは、図１５のＣＳＰ構造を有する半導体装置よりも大きくなるという課題である。第２の課題は、半導体チップ１０１の厚みに、半導体チップ１０１の下に位置する半導体チップ接着剤１２６の厚み、及びリードレスキャリア１２９の厚みが加算されるという課題である。

また、半田１２８は、半導体装置の側面に位置するので、目視による実装状態の確認は容易ではあるが、実装不良が発生した場合のリペアは、図１４，１５の半導体モジュール１１０，１２０と同様に困難であるという課題もある。

図１７の半導体モジュール１４０では、以下の課題が生じる。即ち、半導体モジュール１４０では、半導体チップ１０１の厚みに、半導体装置の下部に必要な導電性ゴムコネクター１３１の厚み、及び半導体装置を固定する固定治具１３５の厚みが加算される。この為、モジュールトータルの厚みＴｇは、図１６の半導体モジュール１３０におけるモジュールトータルの厚みＴｆよりも厚くなってしまうという課題が生じる。

図１８の半導体モジュール１５０は、図１７の半導体モジュール１４０において生じている厚みの課題は解決している。また、図１８の半導体モジュール１５０において実装されるリードレスキャリア構造の半導体装置の厚みは、図１６〜図１８に記載の半導体装置の中で最も薄い。しかし、モジュールトータルの厚みは、モジュールに用いる半導体装置の厚みに左右される。このため、モジュールをさらに薄型化するためには、半導体装置自体をさらに薄型化する必要がある。

しかし、最近はモジュール基板自体の薄型化への傾向が顕著である。この為、図１８の半導体モジュール１５０は、薄型のモジュール基板を矩形状にくり抜き、内部側面に導電性ゴムコネクター１３２を配置するのは困難であるという課題を有している。

また、上述した従来の半導体装置は全て、半導体チップ１０１の信号線を外部に出力する為に半導体チップ１０１にボンディングされたボンディングワイヤ１０２を、リードフレーム１２７やプリント基板１０７などの出力材料にボンディングによって接続する方式を採用している。このため、上述した従来の半導体装置は全て、図１９に示すように、半導体チップ１０１の端子数量が多くなる程（半導体チップ１０１’）、半導体装置１７０の外形サイズも大きくなるという課題を有している。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、外部へ信号を出力する為の出力材料を必要とする従来の半導体装置よりも小型・薄型化が可能となる半導体装置、及びこれを備える半導体モジュール、並びに半導体装置の製造方法及び半導体モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、半導体チップとボンディングワイヤとを備え、上記半導体チップを樹脂で封止してパッケージングされている半導体装置であって、上記半導体装置の側面で上記ボンディングワイヤの断面が露出していることを特徴とする。

上記発明によれば、上記ボンディングワイヤを外部出力端子とすることで、外部へ信号を出力する為の出力材料を介さずに、上記半導体チップから外部に信号を出力出来る。出力材料を必要としないので、出力材料を必要とする従来の半導体装置よりも小型・薄型化が可能となる。

また、出力材料が不要であることで、半導体装置のコストダウンも図れ、なおかつ出力材料の開発も不要となる。従って、上記半導体装置の開発期間と、上記半導体装置を搭載する半導体モジュールの開発期間とを短縮出来る。

上記半導体装置では、上記ボンディングワイヤの斜めに立ち上がっている部分が切断され、上記断面の形状が楕円であってもよい。

これにより、切断後の半導体装置の側面において露出され、端子として使用する上記断面の面積を、“ボンディングワイヤの断面”の面積よりも広く確保することが可能である。ここでいう“ボンディングワイヤの断面”とは、真っ直ぐに延伸させた上記ボンディングワイヤを延伸方向に対して垂直に切断したときの、上記ボンディングワイヤの断面である。“ボンディングワイヤの断面”が円であれば、上記断面の形状は楕円となる。上記断面の面積を、“ボンディングワイヤの断面”の面積よりも広くできるので、より確実な電気的接続が可能となる。

上記半導体装置では、上記ボンディングワイヤは、金またはアルミを含んでもよい。

本発明の半導体モジュールは、上記いずれかの半導体装置と、モジュール基板と、上記ボンディングワイヤと上記モジュール基板とを接続する導電性ゴムコネクターと、上記モジュール基板上に固定された導電性ゴムコネクター固定手段とを備え、上記半導体装置は、上記導電性ゴムコネクター固定手段により固定された上記導電性ゴムコネクターにより圧接される。よって、上記いずれかの半導体装置を備える上記半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みは、従来の半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みよりもさらに薄い厚みとすることが出来、小型・薄型化が可能となる。

また、上記半導体モジュールでは、上記導電性ゴムコネクターが上記半導体装置を圧接することにより接続及び固定が行われている。この為、上記半導体装置の不良（不具合）が発生した場合でも、上記半導体装置のみを容易にリペア（修理）する事が可能である。

上記半導体モジュールでは、上記導電性ゴムコネクターは、絶縁層と導電層とが交互に積層された導電性ゴムコネクターであり、上記導電層と上記ボンディングワイヤとが電気的に接続されてもよい。これにより、連続して隣り合う２つの端子の間における絶縁状態を維持した状態で、上記断面と、上記モジュール基板の端子とを接続する事が可能である。

上記半導体モジュールでは、上記導電層の、上記ボンディングワイヤと接する面の幅は、連続して隣り合う２本の上記ボンディングワイヤ間の間隔よりも短い。これにより、上記間隔として、少なくとも上記幅以上の距離を確保すれば、上記断面と上記モジュール基板上の端子（またはくり抜きモジュール基板上の端子）とを、隣接端子との絶縁状態を確保した状態で接続することが可能である。

上記半導体モジュールでは、上記絶縁層の幅は、上記断面の幅よりも短い。これにより、使用する上記ボンディングワイヤとして、その直径が上記断面の幅よりも太いものを使用することにより、上記絶縁層の断面と上記断面とが重なった場合でも、上記半導体装置と上記導電性ゴムコネクターとの導通を保つことが出来る。

上記半導体モジュールでは、上記導電層及び上記絶縁層は、積層する面の形状が等しい直方体であり、上記導電性ゴムコネクター固定手段と上記モジュール基板とが形成する空間の、上記積層する面と平行な面の形状は、上記導電性ゴムコネクターの形状に合わせた形状であり、上記積層する面の形状が長方形であるとともに、上記空間の上記積層する面と平行な面の形状も長方形であってもよい。

これにより、安定して上記導電性ゴムコネクターを上記モジュール基板上に固定出来る。従って、半導体モジュールの信頼性を向上出来る。

上記半導体モジュールでは、上記導電層及び上記絶縁層は、積層する面の形状が等しい三角柱であり、上記導電性ゴムコネクター固定手段と上記モジュール基板とが形成する空間の、上記積層する面と平行な面の形状は、上記導電性ゴムコネクターの形状に合わせた形状であり、上記積層する面の形状が三角形であるとともに、上記空間の上記積層する面と平行な面の形状も三角形であってもよい。

これにより、上記固定手段の肉厚も十分に確保出来、より強固に安定して上記導電性ゴムコネクターを上記モジュール基板上に固定出来る。従って、半導体モジュールの信頼性をさらに向上出来る。

上記いずれかの半導体モジュールでは、上記モジュール基板は、上記半導体装置の外形サイズに予めくり抜いたモジュール基板であってもよい。これにより、くり抜いた箇所に上記半導体装置の一部を埋め込むことが可能となる。

本発明の半導体装置の製造方法は、上記いずれかの半導体装置の製造方法であって、上記半導体チップを一時的に固定する半導体チップ固定材料上に、上記ボンディングワイヤを一時的に固定するワイヤ固定フレームを搭載する工程と、上記半導体チップ固定材料上に、上記半導体チップを搭載する工程と、上記半導体チップと、上記ワイヤ固定フレームとを、上記ボンディングワイヤにて接続する工程と、封止樹脂にて封止する工程と、上記半導体装置になる部分と除去部とを切り分ける工程と、上記半導体装置になる部分において上記半導体チップの底面に貼り付いている上記チップ固定材料を除去する工程とを含む。

上記発明により、本発明の半導体装置を製造出来る。また、上記発明によれば、上記ワイヤ固定フレームは、最終的に除去する。この為、上記ワイヤ固定フレームへのワイヤボンディングは、隣接するワイヤやワイヤボールと接触しても、半導体装置になる部分と除去部とを切り分ける境界で接触していなければよい。従って、従来技術における出力材料の設計制約にとらわれず、従来よりも狭い範囲でのワイヤボンディングが可能である。

上記半導体装置の製造方法では、上記ワイヤ固定フレームは、格子状であり、上記半導体チップは、上記格子の中に収まるように上記半導体チップ固定材料上に搭載されてもよい。これにより、効率的に半導体チップ１を搭載出来る。

上記半導体装置の製造方法では、上記半導体チップ固定材料は、カプトンテープであってもよい。上記ボンディングワイヤにて接続する工程、及び上記封止樹脂にて封止する工程では、一般的に熱処理が行われる。このため、上記半導体チップ固定材料としては、耐熱性がある事と、製造の最終段階でを除去し易い事とを考慮すると、耐熱性のテープ等が好ましい。従って、カプトンテープが好適に用いられる。

上記半導体装置の製造方法では、上記ワイヤ固定フレームは、金またはアルミを含んでもよい。

本発明の半導体モジュールの製造方法は、上記いずれかの半導体モジュールの製造方法であって、上記モジュール基板上に上記導電性ゴムコネクター固定手段を固定する工程と、上記モジュール基板上と上記導電性ゴムコネクター固定手段との間に形成される空間に上記導電性ゴムコネクターを嵌め込み、導電性ゴムコネクター露出部を形成する工程と、上記半導体装置が搭載される空間へ向かって上記半導体装置を押し込む工程とを含む。

上記発明により、本発明の半導体モジュールを製造出来る。また、上記発明によれば、上記導電性ゴムコネクター露出部は、上記形成される空間の中へ向かって押し込まれ、上記導電性ゴムコネクター露出部が押し潰された状態で上記半導体装置を搭載される。これにより、搭載後の上記半導体装置を、押し込まれた上記導電性ゴムコネクター露出部による圧接で固定出来る。

本発明の半導体装置は、以上のように、半導体チップとボンディングワイヤとを備え、上記半導体チップを樹脂で封止してパッケージングされている半導体装置であって、上記半導体装置の側面で上記ボンディングワイヤの断面が露出しているものである。

それゆえ、外部へ信号を出力する為の出力材料を必要とする従来の半導体装置よりも小型・薄型化が可能となる半導体装置、及びこれを備える半導体モジュール、並びに半導体装置の製造方法及び半導体モジュールの製造方法を提供するという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る半導体装置の説明図であり、（ａ）は本発明の実施形態に係る半導体装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す半導体装置において破線で示される部分の拡大図であり、（ｃ）は本発明の実施形態に係る半導体装置の平面図であり、（ｄ）は（ｃ）の半導体装置と外形サイズを比較される従来の半導体装置の平面図であり、（ｅ）は（ｃ）の半導体チップに対してピン数を増やした半導体チップを備える半導体装置の平面図であり、（ｆ）は（ｅ）の半導体装置と外形サイズを比較される従来の半導体装置の平面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る半導体モジュールの断面図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る、導電層と絶縁層とが交互に積層された導電性ゴムコネクターの斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る他の半導体モジュールの断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す半導体モジュールにおいて破線で示される部分の拡大図であり、（ｃ）は（ａ）に示す半導体モジュールにおいて破線で示される部分を上方から見た透視図であり、（ｄ）は導電層の断面の幅、連続して隣り合う２本のボンディングワイヤ間の間隔、絶縁層の幅、及びワイヤ断面の幅の関係を示す図である。 （ａ）は図３（ａ）に示す半導体モジュールにおいて破線で示される部分の変形例を示す断面拡大図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る他の導電性ゴムコネクターの斜視図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の説明図であり、（ａ）〜（ｇ）は本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図であり、（ｈ）は格子状のワイヤ固定フレームを示す平面図である。 本発明の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法の説明図であり、（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みが、図１３の従来の半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みよりも薄いことを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みが、図１４の従来の半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みよりも薄いことを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みが、図１５の従来の半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みよりも薄いことを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みが、図１６の従来の半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みよりも薄いことを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みが、図１７の従来の半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みよりも薄いことを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る他の半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みが、図１８の従来の半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みよりも薄いことを示す断面図である。 実装基板であるモジュール基板に直接半導体チップを実装するＣОＢ（chip on board）構造を有する従来の半導体モジュール１００の断面図である。 半導体チップをＴＳОＰ（thin small out-line package）構造でパッケージングした半導体装置を、半田を用いて実装した構造を有する従来の半導体モジュールの断面図である。 半導体チップをＣＳＰ（chip sized package）構造でパッケージングした半導体装置を、半田を用いて実装した構造を有する従来の半導体モジュールの断面図である。 半導体チップをリードレスキャリア構造でパッケージングした半導体装置を、半田を用いて実装した構造を有する従来の半導体モジュールの断面図である。 図１６のリードレスキャリア構造でパッケージングした半導体装置を、導電性ゴムコネクターでパッケージ底面から導通させて実装した構造を有する従来の半導体モジュールの断面図である。 図１６のリードレスキャリア構造でパッケージングした半導体装置において、実装基板であるくり抜きモジュール基板の側面とパッケージ側面とを導電性ゴムコネクターで導通させて実装した構造を有する従来の半導体モジュールの断面図である。 半導体チップの端子数量が多くなる程半導体装置の外形サイズも大きくなることを示す平面図である。

本発明の一実施形態について図１〜図１２に基づいて説明すれば、以下の通りである。

図１は、本実施形態に係る半導体装置８の説明図である。図１（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置８の断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す半導体装置８において破線Ｂで示される部分の拡大図である。図１（ｃ）は、本実施形態に係る半導体装置８の平面図である。図１（ｄ）は、図１（ｃ）の半導体装置８と外形サイズを比較される従来の半導体装置１６０の平面図である。図１（ｅ）は、図１（ｃ）の半導体チップ１に対してピン数を増やした半導体チップ１’を備える半導体装置８’の平面図である。図１（ｆ）は、図１（ｅ）の半導体装置８’と外形サイズを比較される従来の半導体装置１７０の平面図である。

図１（ｄ）の従来の半導体装置１６０は、図１５の半導体モジュール１２０で使用している半導体装置１６０であり、半導体チップ１０１は、プリント基板１０７上の端子領域ｐＬとボンディングワイヤ１０２で接続されている。

図１（ｆ）の従来の半導体装置１７０は、図１９の半導体装置１７０であり、半導体チップ１０１’は、多ピン用プリント基板１１１上の端子領域ｐとボンディングワイヤ１０２で接続されている。符号ｓで示す間隔は、隣接端子との接触不良を回避するための端子間スペースである。

半導体装置８は、半導体チップ１とボンディングワイヤ２とを備え、半導体チップ１を封止樹脂（樹脂）５で封止してパッケージングされている半導体装置である。

まず、半導体装置８の外形サイズを、従来の半導体装置で外形サイズが最小である図１５の半導体装置が優位しているＣＳＰ構造よりもさらに縮小するために、半導体装置８は以下に示す構造を有している。即ち、半導体装置８では、半導体チップ１の端子にボンディングにより接続されたボンディングワイヤ２のワイヤ断面（ボンディングワイヤの断面）７を、半導体装置８の側面に露出させている。ボンディングワイヤ２は、金またはアルミを含んでもよい。

このような構成を有しているボンディングワイヤ２を外部出力端子とすることで、外部へ信号を出力する為の出力材料を介さずに、半導体チップ１から外部に信号を出力出来る。出力材料を必要としないので、出力材料を必要とする従来の半導体装置よりも小型・薄型化が可能となる。

また、出力材料が不要であることで、半導体装置８のコストダウンも図れ、なおかつ出力材料の開発も不要となる。従って、半導体装置８の開発期間と、半導体装置８を搭載する半導体モジュールの開発期間とを短縮出来る。

上記構成を有している半導体装置８の外形において、最も長い部分の長さは、図１（ｃ）に示すようにＬａとなる。この長さＬａは、図１（ｄ）の従来の半導体装置１６０の外形において、最も長い部分の長さであるＬｂよりも短く出来る。

また、図１（ｆ）の半導体装置１７０のように、半導体装置の端子数量がいかに多くなっても、本実施形態に係る半導体装置は、出力材料（例えばプリント基板）の設計制約にとらわれないので、半導体装置８の端子数量を多くした半導体装置である図１（ｅ）に示す半導体装置８’についても、出力材料の設計制約にとらわれない。

半導体装置８’の外形において最も長い部分の長さＬｃは、図１（ｆ）の従来の半導体装置１７０の外形において、最も長い部分の長さであるＬｄよりも短く出来る。

このように、半導体装置８，８’は、半導体チップ１，１’のサイズに対して一定のサイズで半導体装置化する事が可能となる。

次に、後述する図２（ａ）に示す本実施形態に係る半導体モジュール３０を、従来の半導体モジュールよりもさらに薄型化するために、半導体装置８は、半導体チップを固定するための材料を一切使用しない半導体装置とする。ここで言う半導体チップを固定するための材料とは、例えば以下の材料である。即ち、従来の半導体モジュールで使用していた、図１４のＴＳＯＰ構造を有している半導体装置を搭載するリードフレーム１２７や、図１５のＣＳＰ構造を有している半導体装置を搭載するプリント基板１０７や、図１６のリードレスキャリア構造を有している半導体装置を搭載するリードレスキャリア１２９などの材料である。

半導体装置８では、半導体チップ１を固定するための材料を一切使用しないことで、従来の半導体装置よりもさらに薄い厚みとすることができる。また、これにより、半導体装置８を備える半導体モジュール３０におけるモジュールトータルの厚みＴａは、従来の半導体モジュールにおけるモジュールトータルの厚みＴｃ，Ｔｄ，Ｔｅ，Ｔｆよりもさらに薄い厚みとすることが出来、小型・薄型化が可能となる（図７〜図１０）。

半導体装置８を備える半導体モジュール３０におけるモジュールトータルの厚みＴａは、半導体チップ１の厚みと、半導体チップ１を覆うように封止する封止樹脂（樹脂）５の厚みと、後述するように半導体チップ１を実装するモジュール基板１４の厚みとを足し合わせた厚みである。

図２（ａ）は、本実施形態に係る半導体モジュール３０、即ち本実施形態に係る半導体装置８をモジュール基板（モジュール用基板）１４へ実装した半導体モジュール３０の断面図である。半導体モジュール３０では、半導体装置８に側面に位置するワイヤ断面７（端子）と、モジュール基板１４の端子とを接続する手段として導電性ゴムコネクター１２を使用する。柔軟性がある導電性ゴムコネクター１２は、図２（ｂ）の斜視図に示すように、絶縁層１９と導電層２０とが交互に積層されたものを使用する。導電層２０とボンディングワイヤ２とが電気的に接続される。これにより、連続して隣り合う２つの端子の間における絶縁状態を維持した状態で、半導体装置８の側面に位置するワイヤ断面７と、モジュール基板１４の端子とを接続する事が可能である。

半導体モジュール３０では、導電性ゴムコネクター１２が半導体装置８を圧接することにより接続及び固定が行われている。この為、半導体装置８の不良（不具合）が発生した場合でも、半導体装置８のみを容易にリペア（修理）する事が可能である。

また、図２（ａ）の半導体モジュール３０は、実装する半導体装置８自体が、従来の半導体装置よりも薄いという特徴と、モジュール基板１４の上に導電性ゴムコネクター１２を配置し、導電性ゴムコネクター１２のみを固定治具（導電性ゴムコネクター固定手段）１３により固定させ、半導体装置８の側面に位置するワイヤ断面７との接続を行うという特徴とを備えている。従って、半導体モジュール３０におけるモジュールトータルの厚みＴａは、図１７の、導電性ゴムコネクター１３１を使用する半導体モジュール１４０におけるモジュールトータルの厚みＴｇよりもさらに薄くすることが出来る（図１１）。

図３（ａ）は、本実施形態に係る半導体モジュール４０の断面図である。半導体モジュール４０では、半導体装置８の外形サイズに予め繰り抜いたくり抜きモジュール基板１５へ、従来の半導体装置よりも薄い半導体装置８の一部を埋め込むことにより実装を行う。これにより、半導体モジュール４０におけるモジュールトータルの厚みＴｂは、実現が困難である半導体モジュール１５０におけるモジュールトータルの厚みＴｈ、即ち導電性ゴムコネクター１３２を使用し、くり抜きモジュール基板１３３に半導体装置を埋め込む図１８の半導体モジュール１５０におけるモジュールトータルの厚みＴｈよりも薄くすることが出来る（図１２）。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す半導体モジュール４０において破線Ｃで示される部分の拡大図（断面拡大図）である。くり抜きモジュール基板１５の表面には、モジュール基板配線１７が形成されているとともに、モジュール基板配線１７と、モジュール基板配線１７の表面に形成されたモジュール基板電極パッド１６とが、電気的に接続されている。そして、モジュール基板電極パッド１６及び導電性ゴムコネクター１２は、モジュール基板配線１７とモジュール基板電極パッド１６とを覆う保護部材４４の開口部５１において、電気的に接続されている。

くり抜きモジュール基板１５において、導電性ゴムコネクター１２が接続されない部分は、保護部材４４（絶縁保護部材）で覆われる。保護部材４４としては、ソルダレジストを用いるのが一般的である。

導電性ゴムコネクター１２を固定する固定治具１３は、くり抜きモジュール基板１５上に塗布された接着剤１８等を用いてくり抜きモジュール基板１５に接着されることにより、くり抜きモジュール基板１５上に固定される。

図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す半導体モジュール４０において破線Ｃで示される部分を上方から見た透視図である。図３（ｃ）の透視図において、固定治具１３の右側では、実際にはモジュール基板電極パッド１６があるが、これを透かしてモジュール基板配線１７が示されている。半導体チップ１とボンディングワイヤ２との電気的接続は、半導体チップ１の表面に形成されたボンディングパッド２１により行われる。

以上の記載では、図３の半導体モジュール４０を用いて導電性ゴムコネクターの接続について説明している。ここで、半導体モジュール４０ではくり抜きモジュール基板１５を用いているが、モジュール基板１４を用いる半導体モジュール（例えば図２の半導体モジュール３０）においても、半導体モジュール４０と同様に導電性ゴムコネクターが接続される。

導電性ゴムコネクター１２の形状は、一般的には図２（ｂ）に示す通り、直方体の導電層２０、及び直方体の絶縁層１９（即ち積層する面の形状が導電層２０と等しい）が積層されて構成された四角柱状の形状である。

固定治具１３及びモジュール基板１４（または、固定治具１３及びくり抜きモジュール基板１５）は、後述する空間（形成される空間）４５を形成する。空間４５の上記積層する面と平行な面の形状は、導電性ゴムコネクター１２の形状に合わせた形状である。即ち、上記積層する面の形状が長方形であるとともに、空間４５の上記積層する面と平行な面の形状も長方形である。従って、安定して導電性ゴムコネクター１２をモジュール基板１４上に固定出来る。従って、半導体モジュールの信頼性を向上出来る。

しかし、図４（ｂ）に示すように、三角柱の導電層２５、及び三角柱の絶縁層２４（即ち積層する面の形状が導電層２５と等しい）が積層されて構成された三角柱状の導電性ゴムコネクター２２を、導電性ゴムコネクター１２の代わりに使用してもよい。三角柱状の導電性ゴムコネクター２２を使用することにより、図４（ａ）に示す固定治具（導電性ゴムコネクター固定手段）２３のように、固定治具２３の肉厚も十分に確保出来、より強固に安定して導電性ゴムコネクター２２をモジュール基板１４上に固定出来る。従って、半導体モジュールの信頼性をさらに向上出来る。

固定治具２３とくり抜きモジュール基板１５とは、空間４５’を形成する。空間４５’の上記積層する面と平行な面の形状は、導電性ゴムコネクター２２の形状に合わせた形状である。即ち、上記積層する面の形状が三角形であるとともに、空間４５’の上記積層する面と平行な面の形状も三角形である。

ここで、導電性ゴムコネクター１２，２２の導電層２０，２５の断面２０’，２５’の幅（幅の長さ）Ｗが、連続して隣り合う２本のボンディングワイヤ２間の間隔Ｄ１（図３（ｄ）に図示）よりも長い（厚い）と、導電層２０，２５は、本来接続されるべきワイヤ断面７の隣に位置するワイヤ断面７と接触してしまう。この為、導電層２０，２５として、導電層２０，２５の幅Ｗが間隔Ｄ１よりも短い（薄い）ものを使用すればよい。これにより、間隔Ｄ１として、少なくとも幅Ｗ以上の距離を確保すれば、半導体装置８のワイヤ断面７とモジュール基板１４上の端子（またはくり抜きモジュール基板１５上の端子）とを、隣接端子との絶縁状態を確保した状態で接続することが可能である。

断面２０’，２５’は、導電性ゴムコネクターの導電層の、ボンディングワイヤと接する面を示す。

さらに、導電性ゴムコネクター１２，２２の絶縁層１９，２４の断面１９’，２４’の幅Ｗ’が、ワイヤ断面７の幅（Ｙ方向の距離）Ｄ’（図３（ｄ）に図示）よりも長い（広い）と、絶縁層１９，２４の断面１９’，２４’とワイヤ断面７とが重なった場合、半導体装置８と導電性ゴムコネクター１２，２２との導通が無くなる。この為、幅Ｗ’がワイヤ断面７の幅Ｄ’よりも短い（狭い）絶縁層１９，２４を使用すればよい。これにより、使用するボンディングワイヤ２として、その直径がワイヤ断面７の幅Ｄ’よりも太いものを使用することにより、絶縁層１９，２４の断面１９’，２４’とワイヤ断面７とが重なった場合でも、半導体装置８と導電性ゴムコネクター１２，２２との導通（電気的接続）を保つことが出来る。

断面１９’は、断面２０’の隣の面を示す。同様に、断面２４’は、断面２５’の隣の面を示す。

後述する半導体装置製造工程において除去部６を切断して切断面５０を形成した時、図１（ｂ）示すように、ワイヤ角度９が垂直（即ちワイヤ角度９が９０°であり、ボンディングワイヤ２はＸ方向に延伸する）であればワイヤ断面７は円形となり、ワイヤ断面７の面積は最小サイズとなる。

ここで、ワイヤ角度９は、ＹＺ平面（一方の平面）と平行である切断面５０からＸＺ平面（一方の平面に対して垂直である他方の平面）に沿って延伸するボンディングワイヤ２と、切断面５０とがなす、ＸＺ平面（上記他方の平面）における角度である。

これに対して、ワイヤ角度９が９０度よりも小さく０度よりも大きければ、ワイヤ断面７は楕円形となり、ワイヤ断面７の面積をより大きくすることができる。

このように、ワイヤ角度９が小さければ小さい程、即ち、ボンディングワイヤ２が切断面５０に対して水平に近ければ近い程、ワイヤ断面７の面積を拡大することができ、電気的接続の信頼性に対して有利となる。

なお、ボンディングワイヤ２は、図１（ｂ）に示すワイヤ角度９が９０度となるように切断すると、断面が円になる。また、ボンディングワイヤ２の斜めに立ち上がっている部分が切断され、ワイヤ角度９が９０度ではない場合は、ボンディングワイヤ２をのワイヤ断面７の形状は楕円となる。この場合、上述した距離Ｄ’は、上記楕円の長径（長軸の長さ）となる。

〔半導体装置８の製造方法〕
図５は、本実施形態に係る半導体装置８の製造方法の説明図であり、図５（ａ）〜図５（ｇ）は、本実施形態に係る半導体装置８の製造方法を示す断面図である。

まず、図５（ａ）に示す通り、半導体チップ１を一時的に固定するチップ固定材料（半導体チップ固定材料）３を準備し、チップ固定材料３の上に、ボンディングワイヤ２を一時的に固定するワイヤ固定フレーム４を搭載する。ワイヤ固定フレーム４として、図５（ｈ）に示す通り格子状の物を使用し、上記格子の中に収まるように半導体チップ１をチップ固定材料３の上に搭載すると効率的である。また、ワイヤ固定フレーム４は、金またはアルミを含んでもよい。

なお、チップ固定材料３としては、例えばカプトンテープが用いられる。後述する、ワイヤボンディング工程（ボンディングワイヤにて接続する工程、図５（ｃ））及び樹脂封止工程（封止樹脂にて封止する工程、図５（ｄ））では、一般的に熱処理が行われる。このため、チップ固定材料３としては、耐熱性がある事と、製造の最終段階でを除去し易い事とを考慮すると、耐熱性のテープ等が好ましい。従って、例えばカプトンテープが好適に用いられる。

次に、図５（ｂ）に示す通り、チップ固定材料３上に、半導体チップ１を搭載する。半導体チップ１は、例えばワイヤ固定フレーム４内に収まるように搭載される。

次に、図５（ｃ）に示す通り、半導体チップ１と、ワイヤ固定フレーム４とを、ボンディングワイヤ２にて接続する。従来技術では、出力材料側へのワイヤボンディングは、図１（ｆ）に示すように確実にボンディングするための端子領域ｐと、隣接端子との接触不良を回避するための端子間スペースｓとが設計上の制約としてある。この制約のために、半導体チップの信号線が多くなるほど図１（ｆ）に示すようにボンディングワイヤが占める範囲を広く確保しなければならない。

しかし、本発明では、ワイヤ固定フレーム４は、最終的に除去する。この為、ワイヤ固定フレーム４へのワイヤボンディングは、隣接するワイヤやワイヤボールと接触しても、後述する図５（ｅ）の破線（ライン）Ｌ（半導体装置になる部分と除去部とを切り分ける境界）で接触していなければよい。従って、従来技術における出力材料の設計制約にとらわれず、従来よりも狭い範囲でのワイヤボンディングが可能である。

次に、図５（ｄ）に示す通り、封止樹脂５にて封止する。図５（ｄ）は、図５（ｈ）のＡ−Ａ’線断面図であり、封止した状態の上方からの透視図は、図５（ｈ）の通りである。

次に、図５（ｅ）に示す通り、破線Ｌで示す部分をダイシング等の方法を用い切断し、半導体装置８になる部分８ａと除去部６とを切り分ける。上記切断により切断面５０が形成される。除去部６を除去した状態が、図５（ｆ）に示す通りである。

切断する位置は、図１（ｂ）に示すようにワイヤ角度９が９０°以下でボンディングワイヤ２が斜めにたち上がっている部分を切断する。これにより、切断後の半導体装置８の側面において露出され、端子として使用するワイヤ断面７の面積を、“ボンディングワイヤ２の断面”の面積よりも広く確保することが可能である。ここでいう“ボンディングワイヤ２の断面”とは、ワイヤ角度９が９０度となるようにボンディングワイヤ２を切断したとき（即ち、真っ直ぐに延伸させたボンディングワイヤ２を延伸方向に対して垂直に切断したとき）の、ボンディングワイヤ２の断面である。“ボンディングワイヤ２の断面”が円であれば、ワイヤ断面７の形状は楕円となる。ワイヤ断面７の面積を、“ボンディングワイヤ２の断面”の面積よりも広くできるので、より確実な電気的接続が可能となる。

図１（ｂ）に示すワイヤ角度９は、０度より大きく９０度未満であればよく、より小さい角度の方が好ましい。より小さい角度の方が、ワイヤ断面７の面積をより大きく確保できるためである。

次に、チップ固定材料３は、半導体チップ１の一時固定用に使用していたので、半導体装置８になる部分８ａにおいて半導体チップ１の底面に貼り付いているチップ固定材料３を除去する。これにより、本実施形態に係る半導体装置８が完成する。

〔半導体モジュール３０の製造方法〕
図６は、本実施形態に係る半導体モジュール３０の製造方法の説明図であり、図６（ａ）〜図６（ｆ）は、本実施形態に係る半導体モジュール３０の製造方法を示す断面図である。

まず、図６（ａ）に示す通り、モジュール基板１４を準備する。次に、図６（ｂ）に示す通り、モジュール基板１４上に接着剤１８を塗布し、接着剤１８により固定治具１３をモジュール基板１４に接着することにより、モジュール基板１４上に固定治具１３を固定する。固定治具１３の断面の形状は、例えばＬの字型とし、モジュール基板１４と、固定治具１３との間には空間４５が形成される。

次に、図６（ｃ）に示す通り、モジュール基板１４と、固定治具１３との間に形成される空間４５に、導電性ゴムコネクター１２を嵌め込む。図６（ｄ）は、図６（ｃ）において破線Ｄで示される部分の断面図（拡大断面図）である。図６（ｄ）に示されるように、嵌め込まれた導電性ゴムコネクター１２は、その一部が空間４５に収まらず露出している（即ち、露出部（導電性ゴムコネクター露出部）４６を形成している）。

次に、半導体装置８が搭載される空間（搭載される空間）４７へ向かって（図６（ｃ））へ（Ｚ方向に）半導体装置８を押し込む。これにより、露出部４６がＸ方向へ（空間４５の中へ向かって）押し込まれ、露出部４６が押し潰された状態で半導体装置８が搭載される（図６（ｅ））。これにより、搭載後の半導体装置８を、Ｘ方向に押し込まれた露出部４６による圧接で固定出来る（図６（ｆ））。図６（ｆ）は、図６（ｅ）において破線Ｅで示される部分の断面図（拡大断面図）である。

以上の示す工程により、モジュール基板１４に半導体装置８が搭載され、本実施形態に係る半導体モジュール３０が完成する。

なお、上記記載では、図２（ａ）の半導体モジュール３０の製造方法を説明したが、図３（ａ）の半導体モジュール４０も同様に製造出来る。即ち、くり抜きモジュール基板１５に接着剤１８により固定治具１３を接着し、導電性ゴムコネクター１２を嵌め込み、半導体装置８を押し込む。これにより、くり抜きモジュール基板１５に搭載後の半導体装置８も、圧接で固定出来る。

また、本実施形態において、図２（ａ）の半導体モジュール３０から半導体装置８を除いたもの、及び図３（ａ）の半導体モジュール４０から半導体装置８を除いたものは、半導体装置８の動作検査装置（動作検査手段）としても利用可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の半導体装置は、外部へ信号を出力する為の出力材料を必要としないので、小型・薄型化を目的とした高密度実装の電子機器に好適に用いることが出来る。

１，１’ 半導体チップ
２ ボンディングワイヤ
３ チップ固定材料（半導体チップ固定材料）
４ ワイヤ固定フレーム
５ 封止樹脂（樹脂）
６ 除去部
７ ワイヤ断面（ボンディングワイヤの断面）
８，８’ 半導体装置
８ａ 部分
９ ワイヤ角度
１２，２２ 導電性ゴムコネクター
１３，２３ 固定治具（導電性ゴムコネクター固定手段）
１４ モジュール基板
１５ くり抜きモジュール基板
１６ モジュール基板電極パッド
１７ モジュール基板配線
１８ 接着剤
１９，２４ 絶縁層
２０，２５ 導電層
２１ ボンディングパッド
３０，４０ 半導体モジュール
４４ 保護部材
４５ 空間（形成される空間）
４６ 露出部（導電性ゴムコネクター露出部）
４７ 空間（搭載される空間）
５０ 切断面
５１ 開口部
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ 破線
Ｄ１ 間隔
Ｌ 破線
Ｗ 幅
Ｗ’ 幅
ｐ，ｐＬ 端子領域
ｓ 端子間スペース

Claims (15)

1. 半導体チップとボンディングワイヤとを備え、上記半導体チップを樹脂で封止してパッケージングされている半導体装置であって、
   上記半導体装置の側面で上記ボンディングワイヤの断面が露出していることを特徴とする半導体装置。
2. 上記ボンディングワイヤの斜めに立ち上がっている部分が切断され、上記断面の形状が楕円であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 上記ボンディングワイヤは、金またはアルミを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置と、
   モジュール基板と、
   上記ボンディングワイヤと上記モジュール基板とを接続する導電性ゴムコネクターと、
   上記モジュール基板上に固定された導電性ゴムコネクター固定手段とを備え、
   上記半導体装置は、上記導電性ゴムコネクター固定手段により固定された上記導電性ゴムコネクターにより圧接されることを特徴とする半導体モジュール。
5. 上記導電性ゴムコネクターは、絶縁層と導電層とが交互に積層された導電性ゴムコネクターであり、
   上記導電層と上記ボンディングワイヤとが電気的に接続されることを特徴とする請求項４に記載の半導体モジュール。
6. 上記導電層の、上記ボンディングワイヤと接する面の幅は、連続して隣り合う２本の上記ボンディングワイヤ間の間隔よりも短いことを特徴とする請求項５に記載の半導体モジュール。
7. 上記絶縁層の幅は、上記断面の幅よりも短いことを特徴とする請求項５に記載の半導体モジュール。
8. 上記導電層及び上記絶縁層は、積層する面の形状が等しい直方体であり、
   上記導電性ゴムコネクター固定手段と上記モジュール基板とが形成する空間の、上記積層する面と平行な面の形状は、上記導電性ゴムコネクターの形状に合わせた形状であり、
   上記積層する面の形状が長方形であるとともに、上記空間の上記積層する面と平行な面の形状も長方形であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
9. 上記導電層及び上記絶縁層は、積層する面の形状が等しい三角柱であり、
   上記導電性ゴムコネクター固定手段と上記モジュール基板とが形成する空間の、上記積層する面と平行な面の形状は、上記導電性ゴムコネクターの形状に合わせた形状であり、
   上記積層する面の形状が三角形であるとともに、上記空間の上記積層する面と平行な面の形状も三角形であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
10. 上記モジュール基板は、上記半導体装置の外形サイズに予めくり抜いたモジュール基板であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
11. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    上記半導体チップを一時的に固定する半導体チップ固定材料上に、上記ボンディングワイヤを一時的に固定するワイヤ固定フレームを搭載する工程と、
    上記半導体チップ固定材料上に、上記半導体チップを搭載する工程と、
    上記半導体チップと、上記ワイヤ固定フレームとを、上記ボンディングワイヤにて接続する工程と、
    封止樹脂にて封止する工程と、
    上記半導体装置になる部分と除去部とを切り分ける工程と、
    上記半導体装置になる部分において上記半導体チップの底面に貼り付いている上記チップ固定材料を除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
12. 上記ワイヤ固定フレームは、格子状であり、
    上記半導体チップは、上記格子の中に収められて上記半導体チップ固定材料上に搭載されることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
13. 上記半導体チップ固定材料は、カプトンテープであることを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
14. 上記ワイヤ固定フレームは、金またはアルミを含むことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
15. 請求項４〜１０のいずれか１項に記載の半導体モジュールの製造方法であって、
    上記モジュール基板上に上記導電性ゴムコネクター固定手段を固定する工程と、
    上記モジュール基板上と上記導電性ゴムコネクター固定手段との間に形成される空間に上記導電性ゴムコネクターを嵌め込み、導電性ゴムコネクター露出部を形成する工程と、
    上記半導体装置が搭載される空間へ向かって上記半導体装置を押し込む工程とを含むことを特徴とする半導体モジュールの製造方法。

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