JP3688312B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体集積回路装置およびその製造技術に関し、特に、小型・高性能のマルチチップ・モジュールを有する半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
SIMM(Single In-line Memory Module)に代表されるメモリモジュールは、エンジニアリング・ワークステーション(EWS)やコンピュータなどに搭載する半導体メモリとして広く利用されている。
【0003】
SIMMは、通常、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory) などのメモリLSIを形成した半導体チップをSOJ(Small Out-line J-leaded Package) などのLSIパッケージに封止し、これをプリント配線基板の片面または両面に複数個実装した構成となっている。
【0004】
ところが、近年のEWSや並列処理コンピュータは、大量のデータを高速で処理するために大容量のメモリ(RAM)を必要としている。そこで、これに対応するために、メモリモジュールの三次元化技術が検討されている。これは、従来のSIMMのように、プリント配線基板上に平面的(二次元的)にLSIパッケージを実装する方式では、メモリ容量の増加につれてプリント配線基板のサイズが著しく大型化してしまうからである。
【0005】
三次元メモリモジュールの具体例としては、例えばTSOP(Thin Small Out-line Package) などの超薄型LSIパッケージを何層か積み重ねてその両側壁にプリント配線基板を配置し、それぞれのTSOPのリードをこの側面基板で保持する構造のもの(工業調査会、1993年9月1日発行「電子材料」p.33〜p.39)などが知られている。
【0006】
この種の三次元化メモリモジュールによれば、同一面積のプリント配線基板上により多くのLSIパッケージを搭載できるので、小型で大容量のメモリモジュールを実現することができる。また、プリント配線基板上に平面的にLSIパッケージを実装する場合に比べてパッケージ間を接続する配線長を短くすることができるので、高速化の面からも利点が大きい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、TSOPなどの超薄型LSIパッケージを積み重ねた従来構造の三次元メモリモジュールは、モジュールの小型化とパッケージの熱抵抗の低減を両立させることが困難である。
【0008】
すなわち、TSOPなどのLSIパッケージを積み重ねると、上下の半導体チップ間の樹脂の肉厚が二倍になるので、パッケージの熱抵抗が大きくなってしまう。従って、この熱抵抗を低減するために、パッケージとパッケージの間に適当な隙間を設けなければならないので、モジュールの縦方向の外形寸法が大きくなってしまう。
【0009】
三次元メモリモジュールを小型化する有効な手段は、一つのパッケージに複数の半導体チップを一括して封止することである。このようにすると、上下の半導体チップ間に充填される樹脂の肉厚が薄くなるので、パッケージの縦方向の外形寸法が小さくなるのみならず、パッケージの熱抵抗も小さくなる。
【0010】
しかし、一つのパッケージに複数の半導体チップを単純に一括封止しただけでは、信頼性の高いメモリモジュールを得ることはできない。
【0011】
すなわち、一つのパッケージに複数の半導体チップを一括封止した場合は、パッケージの中心部と周辺部の温度差が大きくなり、パッケージの内部に大きな熱ストレスの生ずることが予想される。従って、パッケージの中心部の熱を速やかに外部に放散させるための構造設計が不可欠である。
【0012】
また、一つのパッケージに複数の半導体チップを一括封止する場合は、テスティング、選別、エージングなどをどのような方法で行うかが問題となる。
【0013】
すなわち、一つのパッケージに複数の半導体チップを一括封止したモジュールは、パッケージの封止後にいずれかの半導体チップが不良であることが判明しても、その半導体チップを交換することができない。従って、モジュールの製造歩留りを向上させるためには、半導体チップをリードフレームに搭載してワイヤボンディングを行った後、半導体チップを封止する工程の直前にすべての半導体チップが正常に動作するか否かを確認するためのテスティング、選別、エージングを行う必要がある。しかし、封止工程前のリードフレームは、全てのリードがタイバーを介して電気的に導通した状態になっているため、そのままではテスティング、選別、エージングを行うことができない。
【0014】
また、一つのパッケージに複数の半導体チップを一括封止する場合は、封止工程の歩留り、スループットも問題となる。
【0015】
通常、TSOPなどのLSIパッケージは、上型と下型との間にリードフレームを挟んでその隙間に樹脂を注入するインサート・モールド法により成形するが、半導体チップを搭載したリードフレームを積層して一括封止する場合は、上型と下型とで構成される従来の金型ではパッケージの離型が困難となるのでその対策が必要である。また、重なり合ったリードフレームの隙間には樹脂が流入し難く、ボイド(空隙)などが発生し易いので、これを防ぐ対策も必要である。
【0016】
また、従来構造の三次元メモリモジュールは、全ての半導体チップを同一ピン配列のリードフレームに搭載している。しかし、データピンの接続は半導体チップごとに異なるので、同一ピン配列のリードフレームを使用したのでは、リードフレーム間を縦方向に単純に接続することができない。従って、例えば前述した文献に記載されたメモリモジュールのように、積層したLSIパッケージの両側壁にプリント配線基板を配置するなどの対策が必要となり、モジュールの小型化が制約される。
【0017】
さらに、従来構造の三次元メモリモジュールは、多ビット化への対応が困難である。すなわち、例えば36ビットメモリモジュールのようにデータ幅の広い多ビット製品は、データ線が多いためにリードフレームを小型に設計することが困難で、パッケージサイズ、ボンディングワイヤ長が長くならざるを得ない。従って、従来技術では、多ビット品を小型のメモリモジュールに搭載することは困難である。
【0018】
本発明の目的は、小型・高性能のマルチチップ・モジュールおよびその製造技術を提供することにある。
【0019】
本発明の他の目的は、小型・高性能のマルチチップ・モジュールを安価に提供することのできる技術を提供することにある。
【0020】
本発明の他の目的は、多ビット品を搭載したマルチチップ・モジュールを小型化することのできる技術を提供することにある。
【0021】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、以下の通りである。
【0023】
(1).本発明の半導体集積回路装置は、半導体チップを搭載したリードフレームの所定数を積層して一括封止した樹脂パッケージをソケットに搭載し、前記樹脂パッケージから引き出した前記リードフレームのアウターリードと、前記アウターリードの延在する方向と交差する方向に延在する前記ソケットのリードとを電気的に接続したマルチチップモジュールである。
【0024】
(2).本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記所定数のリードフレームのそれぞれを個別に設計し、データピンの配置をそれぞれのリードフレームで変えたものである。
【0025】
(3).本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記所定数のリードフレームを一つの組みリードフレームとして、同一工程で一括パターニングして形成するものである。
【0026】
(4).本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、モールドライン上にエンジニアリング・プラスチックや絶縁テープなどを形成したテープダム方式のリードフレームを用いるものである。
【0027】
(5).本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記所定数のリードフレームのそれぞれに一対のモールド用ゲート孔を設けるものである。
【0028】
(6).本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記所定数のリードフレームのそれぞれの枠部に、リードフレームごとに異なるパターンのインデックス孔を設けるものである。
【0029】
(7).本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記所定数のリードフレームのそれぞれにハーフエッチラインを設けるものである。
【0030】
(8).本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記所定数のリードフレームのそれぞれにコンデンサを搭載するものである。
【0031】
(9).本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記樹脂パッケージの内部にダミーのリードフレームを収容するものである。
【0032】
(10). 本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記ソケットのリードを、前記樹脂パッケージの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数の導電材料で構成するものである。
【0033】
(11). 本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記ソケットのリードを前記ソケットの対向する2辺に沿って2列ずつ配置するものである。
【0034】
(12). 本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記樹脂パッケージに放熱フィンを装着するものである。
【0035】
(13). 本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記所定数のリードフレームにリード・オン・チップ方式で半導体チップを搭載するものである。
【0036】
(14). 本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記所定数のリードフレームのそれぞれに搭載された半導体チップの中心を樹脂パッケージの中心よりもリードフレームのデータピン側に配置するものである。
【0037】
(15). 本発明の半導体集積回路装置は、前記(14)のマルチチップモジュールにおいて、樹脂パッケージの内部にダミーチップを収容するものである。
【0038】
(16). 本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記所定数のリードフレームの一部を、他のリードフレームに対して水平面内で180度反転して配置するものである。
【0039】
(17). 本発明の半導体集積回路装置は、前記(16)のマルチチップモジュールにおいて、前記所定数のリードフレームのうち、前記反転して配置されるリードフレームと他のリードフレームとが、反転軸に対して対称のリードパターンを有しているものである。
【0040】
(18). 本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記ソケットに、前記樹脂パッケージ内の半導体チップと電気的に接続された半導体チップを搭載したものである。
【0041】
(19). 本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) のマルチチップモジュールにおいて、前記樹脂パッケージに一括封止された前記それぞれの半導体チップは、多ビットの入出力端子を有すると共に、前記入出力端子の一部に前記リードフレームと電気的に接続されていない不良の端子を含み、前記樹脂パッケージは、前記半導体チップの全体で前記リードフレームと電気的に接続された所定数の入出力端子を構成しているものである。
【0042】
(20). 本発明の半導体集積回路装置は、半導体チップを搭載したリードフレームの所定数を積層して一括封止した樹脂パッケージから引き出した前記リードフレームのアウターリードと、前記アウターリードの延在する方向と交差する方向に延在するリードとを電気的に接続し、前記リードの下端部をJ型に成形して前記樹脂パッケージの外部端子を構成したマルチチップモジュールである。
【0043】
(21). 本発明の半導体集積回路装置は、前記(1) または前記(20)のマルチチップモジュールを製造する際、上型および下型と、前記所定数のリードフレームのそれぞれの隙間に挿入され、それぞれが2分割可能な所定数の可動金型とで構成される金型を用いて、前記所定数のリードフレームを一括封止するものである。
【0044】
【作用】
上記した手段(1) によれば、複数の半導体チップを一括してパッケージに封止するので、半導体チップを1個ずつ樹脂封止したTSOPのようなLSIパッケージを何層か積み重ねて構成したモジュールに比べて外形寸法を大幅に縮小することができる。
【0045】
また、パッケージから引き出したアウターリードとソケットのリードを交差させて接続することにより、マトリクス状の放熱経路が形成され、パッケージの中心部の熱を速やかに外部に放散させることができる。
【0046】
また、パッケージの側面からアウターリードを引き出して板バネ構造としているので、積層されたリードフレームの隙間に充填される樹脂の縦方向の伸縮を緩和することができる。
【0047】
上記した手段(2) によれば、データピンの配置をリードフレームごとに変えることにより、積層したリードフレーム間を直接接続することができる。
【0048】
上記した手段(3) によれば、所定数のリードフレームを一つの組みリードフレームとして、同一工程で一括パターニングして形成することにより、寸法精度の揃った一連のリードフレームを得ることができる。
【0049】
上記した手段(4) によれば、モールドライン上にエンジニアリング・プラスチックや絶縁テープを形成したテープダム方式のリードフレームを用いることにより、ワイヤボンディング工程の後、リードを保持している金属部分を切断することにより、それぞれのリードを電気的にフローティング状態にすることができるので、モールド工程の直前にテスティング、選別、エージングを行うことができる。
【0050】
上記した手段(5) によれば、リードフレームのそれぞれに一対のモールド用ゲート孔を設けることにより、リードフレームを積層してこれを金型に装着したとき、金型の内部に垂直方向に貫通する一対のゲートラインが形成されるので、一方のゲートから注入された樹脂は一方のゲートラインを通ってキャビティ内に速やかに充満し、金型の内部で発生したボイドなどの不均一な樹脂分は、もう一方のゲートラインを通って反対側のゲートから流出する。
【0051】
上記した手段(6) によれば、リードフレームのそれぞれの枠部に、リードフレームごとに異なるパターンのインデックス孔を設けることにより、量産時にリードフレームの層番号識別を自動的に読み取り、リードフレームが正しい順序で積層されているか否かを容易に判定することができる。
【0052】
上記した手段(7) によれば、リードフレームのそれぞれにハーフエッチラインを設けることにより、モールド後、パッケージの外部に露出しているリードフレームの不要箇所の切断、除去が容易になる。
【0053】
上記した手段(8) によれば、リードフレームにコンデンサを搭載することにより、半導体チップに給電する際の電源インピーダンスを低減することができるので、大電流の給電が可能となる。
【0054】
上記した手段(9) によれば、ダミーリードフレームのアウターリードをパッケージから引き出してソケットのリードに接続することにより、リードとアウターリードの接合強度が向上させることができる。また、パッケージの放熱経路が増えるので、その熱抵抗を小さくすることもできる。さらに、ダミーのリードフレームをパッケージ内の配線接続として利用することができる。
【0055】
上記した手段(10)によれば、ソケットのリードを、パッケージの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数の導電材料で構成することにより、パッケージの垂直方向の伸縮にリードが追従できるので、パッケージの垂直方向と水平方向との間に生じる異方的な熱膨張に起因する熱応力ストレスを低減することができる。
【0056】
上記した手段(11)によれば、ソケットのリードを対向する2辺に沿って2列ずつ配置することにより、多ビットモジュールに対応したソケットが得られる。
【0057】
上記した手段(12)によれば、パッケージに放熱フィンを装着することにより、冷却効率の高いマルチチップ・モジュールが得られる。
【0058】
上記した手段(13)によれば、リードフレームにリード・オン・チップ方式で半導体チップを搭載することにより、リードフレームの層間を薄くすることができ、パッケージの小型化、低熱抵抗化を実現することができる。また、上記した手段(16)のように、一部のリードフレームを、他のリードフレームに対して水平面内で180度反転して配置する場合には、反転配置時のボンディングパッドからリードフレームへのワイヤ引出し方向を必要に応じて容易に反転することができる。これは、電源ラインの共通化に特に有効である。
【0059】
上記した手段(14)によれば、半導体チップの中心をリードフレームのデータピン側にずらすことにより、データ領域を充分に確保し、データピンの引き回しを低減することができる。
【0060】
上記した手段(15)によれば、パッケージの内部にダミーチップを収容することにより、半導体チップをデータピン側にずらして配置した場合においても、モールド時の樹脂の流れを均一にすることができる。また、パッケージ全体の樹脂量を均一にすることができるので、パッケージの残留応力を低減することができる。
【0061】
上記した手段(16)によれば、一部のリードフレームを、他のリードフレームに対して水平面内で180度反転して配置することにより、リードフレームのデータピンが一方向に集中するのを防止することができるので、リードの引き回しが容易となり、リードフレームを小型化することができる。
【0062】
上記した手段(17)によれば、リードフレームの品種が半分で済むので、リードフレームの製造コストを低減することができる。また、エージングの品種を少なくすることができる。
【0063】
上記した手段(18)によれば、ソケットに搭載された半導体チップに種々の機能を持たせておくことにより、マルチチップ・モジュールの機能拡張、入出力特性の改善、欠陥救済などを容易に実現することができる。
【0064】
上記した手段(19)によれば、入出力端子の一部に不良の端子を含む多ビットの半導体チップの正常な入出力端子のみを選択的にリードフレームにボンディングすることにより、正常な入出力端子を持つ多ビットのマルチチップ・モジュールを得ることができる。
【0065】
上記した手段(20)によれば、樹脂パッケージのリードをプリント配線基板に直接接続することができるので、手段(1) のソケットが不要となり、部品点数の低減によるマルチチップ・モジュールの低価格化と外形寸法の小型化とを併せて実現することができる。
【0066】
上記した手段(21)によれば、モールド後、それぞれの可動金型を左右に2分割することにより、パッケージを簡単に金型から離型することができる。
【0067】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【0068】
(実施例1)
図1は、本発明の一実施例であるDRAMモジュールの前方斜視図、図2は、このDRAMモジュールの後方斜視図、図3は、このDRAMモジュールのパッケージの前方斜視図、図4は、このDRAMモジュールのマザーソケットの前方斜視図、図5は、このDRAMモジュールの等価回路図である。
【0069】
図1〜図4に示すように、本実施例のDRAMモジュール1は、モジュール本体であるパッケージ2とこれを搭載するマザーソケット3とで構成されている。パッケージ2およびマザーソケット3は、エポキシ系の合成樹脂あるいは耐熱液晶ポリマーなどからなり、後述する金型を使ってインサート成形される。
【0070】
モジュール本体を構成するパッケージ2の内部には、後述する9個の半導体チップ(M0 〜M8)と、これらの半導体チップ(M0 〜M8)を1個ずつ搭載した合計9枚のリードフレーム(S1 〜S9)が垂直方向に積層された状態で一括封止されている。
【0071】
パッケージ2に封止された9個の半導体チップ(M0 〜M8)のそれぞれには、16メガビット Mbit の大容量を有する〔16777216ワード×1ビット〕構成のCMOS−DRAMが形成されている。そして、これら9個の半導体チップ(M0 〜M8)を結線することにより、図5に示すような〔16777216ワード×9ビット〕構成のDRAMモジュールが構成されている。
【0072】
図6は、上記16メガビット Mbit DRAMを形成した半導体チップ(M)のパッドレイアウトを示す平面図である。この半導体チップ(M)は、〔4194304ワード×4ビット〕モードと〔16777216ワード×1ビット〕モードをボンディングオプションで切換えるように構成されており、本実施例のように〔16777216ワード×1ビット〕モードで動作させる場合には、FP2パッドをVss(GND)にショートさせる。また、ピン数の増加を防ぐために、ワイヤボンディング時に前記図5に示すDinとDout を同一リードに内部接続してもよい。
【0073】
上記半導体チップ(M0 〜M8)を搭載する9枚のリードフレーム(S1 〜S9)を図7〜図15に示す。図示のように、これらのリードフレーム(S1 〜S9)は、それぞれが個別に設計されたリードパターン(ピン配置)を有している。すなわち、電源(およびGND)ピン、アドレスピン、コントロール信号ピンはすべてのリードフレーム(S1 〜S9)で共通の配置となっているが、データピンの配置は、それぞれのリードフレーム(S1 〜S9)で異なっている。なお、符号44はガイドピン挿入用の開孔である。
【0074】
上記9枚のリードフレーム(S1 〜S9)は、図7に示すリードフレーム(S1)がパッケージ2の最下層に配置され、その上に他のリードフレーム(S2 〜S9)が下層からS2,S3 ・・・S9 の順に積層されている。これらのリードフレーム(S1 〜S9)は、42アロイ、コバールなどにより構成され、その標準的な板厚は0.125〜0.1mm程度である。ただし、DRAMモジュール1の垂直方向の寸法を小さくするために、さらに板厚を薄くすることも可能である。
【0075】
図16は、半導体チップ(M)を搭載した最下層のリードフレーム(S1)の平面図である。半導体チップ(M)は、絶縁テープ4を用いたLOC(Lead On Chip)方式によりリードフレーム(S)に搭載されている。絶縁テープ4は、半導体チップ(M)の主面とリードフレーム(S1)の下面との間に挿入され、熱圧着により接着されている。半導体チップ(M)のボンディングパッドとリードフレーム(S1)のインナーリードとは、Auのワイヤ5で電気的に接続されている。
【0076】
上記絶縁テープ4は、パッケージ2を構成している合成樹脂との界面に生ずる熱応力などを緩和するために4分割されている。この絶縁テープ4は、ポリイミド樹脂で構成され、その標準的な厚さは0.1〜0.05mm程度である。この絶縁テープ4は、ポリイミド樹脂の他、高耐熱・高強度の液晶ポリマー(例えばポリプラスチック社の「ベクトラ E130 」のようなガラス繊維強化高耐熱液晶ポリマー)などで構成することもできる。
【0077】
図16には、リードフレーム(S1)のピン(ピン1〜ピン32)の配列が示してある。同図には使用パットのみが示されているが、Dout は前記図6に示すIO3パッド、DinはDinパッドであり、ピン31に内部接続されている。
【0078】
上記ピン1〜ピン32の構成を順に説明すると、ピン1はVss、ピン2はNC、ピン3は第2層目のリードフレーム(S2)のデータ1、ピン4は第4層目のリードフレーム(S4)のデータ3、ピン5は第6層目のリードフレーム(S6)のデータ5、ピン6は第8層目のリードフレーム(S8)のデータ7、ピン7はバーWE、ピン8はバーRAS、ピン9はA(アドレス)11、ピン10はA10、ピン11はA0、ピン12はA1、ピン13はA2、ピン14はA3、ピン15はVcc、ピン16は同じくVcc、ピン17はVss、ピン18は同じくVss、ピン19はA4、ピン20はA5、ピン21はA6、ピン22はA7、ピン23はA8、ピン24はA9、ピン25は第9層目のリードフレーム(S9)の(パリティ用)のバーPCAS(第1層目〜第8層目のリードフレーム(S1 〜S8)はピン26で使用しているCASパッドに接続)、ピン26はバーCAS(第9層目のリードフレーム(S9)を除く)、ピン27は第9層目のリードフレーム(S9)のパリティ用データ8、ピン28は第7層目のリードフレーム(S7)のデータ6、ピン29は第5層目のリードフレーム(S5)のデータ4、ピン30は第3層目のリードフレーム(S3)のデータ2、ピン31は第1層目のリードフレーム(S1)のデータ0、ピン32はVssである。
【0079】
本実施例のDRAMモジュール1は、上記のような内部構造を有するパッケージ2をマザーソケット3の上に搭載した構成になっている。
【0080】
図3に示すように、パッケージ2の長辺方向の両側面には、前述した9枚のリードフレーム(S1 〜S9)のそれぞれのアウターリード6が水平方向に引き出されている。また、それぞれのアウターリード6の先端には、開孔8が形成されている。
【0081】
パッケージ2から引き出されたアウターリード6のうち、電源(およびGND)ピン、アドレスピン、コントロール信号ピンを構成するアウターリード6は、すべてのリードフレーム(S1 〜S9)で共通の配置となっているので、これらのアウターリード6は、パッケージ2の側面で垂直方向に重なり合っている。ただし、コントロール信号のバーCASは、最上層のリードフレーム(S9)を除く他のリードフレーム(S1 〜S8)で共通の配置となっている。これに対し、データピンを構成するアウターリード6は、互いに重なり合わないように、それぞれのリードフレーム(S1 〜S9)から1本(1ビット)ずつ引き出されている。
【0082】
図4に示すように、マザーソケット3には、垂直方向に延在する複数本のリード7がその長辺方向の両側面に沿って一列ずつ配置されている。これらのリード7の配置は、リードフレーム(S1 〜S9)のアウターリード6の配置に対応している。それぞれのリード7の下部は、マザーソケット3を貫通してその裏面側に延在し、DRAMモジュール1をSIMMのプリント配線基板に実装する際の外部端子を構成している。
【0083】
上記マザーソケット3にパッケージ2を搭載するには、マザーソケット3のリード7をパッケージ2の対応するアウターリード6の開孔8に挿通し、両者を半田、ろう付けあるいは溶接などの周知の手段で固定して電気的に接続するだけでよい。
【0084】
上記のように構成された本実施例のDRAMモジュール1は、複数の半導体チップ(M0 〜M8)を一括してパッケージ2に封止するので、半導体チップを1個ずつ樹脂封止したTSOPのようなLSIパッケージを何層か積み重ねて構成したモジュールに比べて外形寸法を大幅に縮小することができる。また、それぞれの半導体チップ(M0 〜M8)間の樹脂の肉厚を薄くすることができるので、パッケージ2の熱抵抗を低減することができる。
【0085】
また、本実施例のDRAMモジュール1は、パッケージ2の側面から水平方向に引き出したアウターリード6を垂直方向に延在するマザーソケット3のリード7と交差するように接続してマトリクス状の放熱経路を形成しているので、パッケージ2の中心部の熱を速やかに外部に放散させることができ、これにより、熱抵抗の小さいDRAMモジュール1を実現することができる。
【0086】
なお、前記の説明では、データピンを構成するアウターリード6は、それぞれのリードフレーム(S1 〜S9)から1本ずつ引き出すものとしたが、電気的に接続していないダミーリードを引き出すようにしてもよい。その実例が前記図3に示すパッケージ2の手前左側から9番目のアウターリード6(ピン25)である。このピン25は、第9層目(最上層)のリードフレーム(S9)のPCASであるため、本来は第9層目のリードフレーム(S9)からのみ引き出されるものであるが、図3に示すように、下層のリードフレーム(S1 〜S8)の同じ箇所からもアウターリード6が1本ずつ引き出されている。この8本のアウターリード6は、いずれの半導体チップ(M0 〜M8)とも電気的に接続されていないダミーリードである。
【0087】
このようなダミーリードをパッケージ2から引き出してマザーソケット3のリード7に接続することにより、パッケージ2の放熱経路が増えるので、その熱抵抗をさらに小さくすることができる。また、マザーソケット3のリード7に接続されるアウターリード6の数が増えるので、リード7とアウターリード6の接合強度も向上する。
【0088】
また、本実施例のDRAMモジュール1は、パッケージ2の側面からアウターリード6を引き出して板バネ構造としている。これにより、リードフレーム(S1 〜S9)の隙間に充填された樹脂の縦方向の伸縮を緩和することができるので、パッケージ2の信頼性を向上させることができる。
【0089】
また、本実施例のDRAMモジュール1は、共通化できないデータピンの配置をリードフレーム(S1 〜S9)ごとに変えてあるので、積層したリードフレーム(S1 〜S9)間を直接接続することができる。すなわち、リードフレーム(S1 〜S9)間の接続を目的としたプリント配線基板などを必要としないので、DRAMモジュール1の小型化を促進することができる。
【0090】
次に、前記図3に示すパッケージ2の製造方法を説明する。
【0091】
図17は、パッケージ2の成形に用いる入れ子金型の斜視図、図18は、この金型の上型を持ち上げた状態を示す斜視図、図19は、この金型を分割した状態を示す斜視図(斜め上方から見た図)、図20は、この金型を分割した状態を示す斜視図(斜め下方から見た図)、図21は、この金型の可動金型を示す平面図(a) および側面図(b) である。
【0092】
TSOPなどのLSIパッケージは、上型と下型との間にリードフレームを挟んでその隙間に樹脂を注入するインサート・モールド法で成形するが、本実施例のDRAMモジュール1のパッケージ2のように、多数のリードフレーム(S1 〜S9)を重ね合わせて一括封止する場合は、上型と下型だけで構成される従来の金型では離型が困難となる。
【0093】
そこで、本実施例では、樹脂をトランスファ注入する金型の一部に、樹脂ランナで接続される図17に示すような着脱自在の入れ子金型を備えた金型を使用してモールドを行う。着脱が容易なこの入れ子金型10は、上型11と下型12の他に8組の可動金型(スペーサ型)13を備えている。これらの可動金型13は、積層した9枚の(チップボンディング済の)リードフレーム(S1 〜S9)の隙間(8箇所)に1組ずつ挿入される。図21に示すように、それぞれの可動金型13は、パーティングライン(PL)を中心にして水平方向に左右2分割されるようになっており、パッケージ2の離型を容易にするために、パーティングライン(PL)と直交する領域の4箇所には、例えば4°程度の抜き角が設けられている。
【0094】
上記のような可動金型13を備えた入れ子金型10を使用することにより、モールド前には、多数のリードフレーム(S1 〜S9)を特別な構造補強を行うことなく高精度に3次元配置することができ、かつモールド後には、上下の金型を垂直方向に分割すると共に、それぞれの可動金型13を水平方向に2分割するだけでパッケージ2を簡単に入れ子金型10から離型することができるので、封止工程の歩留り、スループットが向上し、DRAMモジュール1の製造コストを低減することができる。
【0095】
上記可動金型13の厚さは、半導体チップ(M)の厚さ、LOC用の絶縁テープ4の厚さ、半導体チップ(M)のワイヤ5のループ高さ、および半導体チップ(M)間に充填される樹脂の厚さを合計した厚さである。例えば半導体チップ(M)の厚さが0.28mm、絶縁テープ4の厚さが0.1mm、ワイヤ5のループ高さが0.15mm、樹脂の厚さが0.15mmのとき、可動金型13の厚さは0.68mmである。
【0096】
また、リードフレーム(S)の板厚を0.1mmとし、パッケージ2の上、下端部の厚さは、半導体チップ(M)を含む上端部の厚さを0.58mm(絶縁テープ4の厚さ+半導体チップ(M)の厚さ+樹脂の厚さ=0.1mm+0.28mm+0.15mm)、半導体チップ(M)を含まないワイヤ5のみの下端部の厚さを0.35mm(ワイヤ5のループ高さ+樹脂の厚さ=0.15mm+0.2mm)として計算すると、パッケージ2の垂直方向の外形寸法は、パッケージ2の上端部の厚さ(0.58mm)+〔リードフレーム(S)の板厚(0.1mm)×9〕+〔可動金型13の厚さ(0.68mm)×8〕+パッケージ2の下端部の厚さ(0.35mm)=7.27mmとなる。
【0097】
上記したパッケージ2の寸法(7.27mm)は、例えば厚さ1.1mmのTSOPを隙間なく9個積層した場合(1.1mm×9=9.9mm)に比べても27%程度小さいが、実際にTSOPを積層する場合は、放熱を考慮してパッケージの間に1mm程度の隙間を設ける必要があるので、(1.1mm×9)+(1mm×8)=18mm程度になる。従って、パッケージ2の外径寸法は、TSOPを積層したモジュールの約40%程度となる。
【0098】
このように、上記金型10を用いてパッケージ2を成形することにより、重なり合った半導体チップ(M0 〜M8)の隙間に充填される樹脂の肉厚を最小限にできるので、パッケージ2の熱抵抗を低減することができ、これにより、パッケージ2の中心部の温度上昇を抑制することができる。
【0099】
本実施例のDRAMモジュール1は、上記したワイヤ5のループ高さ、絶縁テープ4の厚さ、半導体チップ(M)の厚さ、樹脂の厚さなどをさらに薄くすることにより、パッケージ2の外形寸法をさらに小さくすることができる。
【0100】
例えばワイヤ5のループ高さを0.15mmから0.12mm、絶縁テープ4の厚さを0.1mmから0.05mm、半導体チップ(M)の厚さを0.28mmから0.2mmへとそれぞれ薄くした場合は、リードフレーム(S)の板厚が0.1mmのとき、リードフレーム(S)一層あたりの厚さは0.57mmとなる。
【0101】
さらに、半導体チップ(M)とリードフレーム(S)との接続をワイヤボンディング方式からバンプ電極方式に代えた場合は、ワイヤ5のループ高さを考慮しなくともよいので、バンプの高さを0.03mmとすると、リードフレーム(S)一層あたりの厚さを0.45mmまで薄くすることができる。
【0102】
リードフレーム(S)一層あたりの厚さをこのように薄くした場合は、上層の半導体チップ(M)の裏面と、下層の半導体チップ(M)のワイヤ5あるいはリードフレーム(S)とがショートするのを防止するために、半導体チップ(M)の裏面の一部または全面に薄い絶縁性の樹脂膜をコーティングしてもよい。また、リードフレーム(S)間のクロストークノイズが問題となる場合は、半導体チップ(M)の裏面に金箔などのシールド層を設けてもよい。
【0103】
図22は、上記のような方法でリードフレーム(S)一層あたりの厚さを薄くしたパッケージ2をマザーソケット3に搭載したDRAMモジュール1である。前記図1、2に示すDRAMモジュール1に比べて高さ方向の寸法が大幅に縮小されている。
【0104】
次に、パッケージ2のモールド工程の歩留り、スループットをさらに向上させるための改良されたリードフレーム構造について説明する。
【0105】
前記図7〜図15に示したリードフレーム(S1 〜S9)を積層して一括モールドした場合、使用するエポキシ樹脂の粘度が高いと、重ね合せたリードフレーム(S1 〜S9)の隙間に樹脂が流入し難くなり、この隙間にボイド(空隙)が生じ易くなる。
【0106】
その対策として、図23〜図31に示すようなリードフレーム(S1 〜S9)を使用する。これらのリードフレーム(S1 〜S9)は、前記図7〜図15に示したリードフレーム(S1 〜S9)と同じく、それぞれが個別に設計されたリードパターン(ピン配置)を有しているが、長辺方向の両端部にそれぞれ一箇所ずつモールド用ゲート孔14が設けてある。また、前記入れ子金型の対応する箇所にも同様のゲート孔を設けておく。
【0107】
これらのモールド用ゲート孔14を設けたことにより、リードフレーム(S1 〜S9)を積層してこれを前記図17〜図21に示す入れ子金型10に装着したとき、この入れ子金型10の内部には、垂直方向に貫通する一対のゲートラインが形成される。そのため、図32に示すように、一方のゲート15から樹脂を注入すると、注入された樹脂は一方のゲートライン45を通ってキャビティ内に速やかに充満する。そして、入れ子金型10の内部で発生したボイドなどの不均一な樹脂分は、もう一方のゲートライン46を通って反対側のゲート16から流出する。なお、リードフレーム(S1 〜S9)の開孔44を金型組み立て時のガイドピン孔として利用することにより、リードフレーム(S1 〜S9)を積層する際の位置合わせを高精度に行うことができる。
【0108】
このように、図23〜図31に示すリードフレーム(S1 〜S9)を使用することにより、重なり合ったリードフレーム(S1 〜S9)の隙間に樹脂を充分に流入させることができ、この隙間などにボイドが生じたりする不具合を防止することができるので、パッケージ2の封止工程の歩留りを向上させることができる。
【0109】
また、前記図23〜図31に示すリードフレーム(S1 〜S9)は、それぞれのリードフレーム(S)の長辺方向の枠部に、リードフレーム(S)ごとに異なるパターンのインデックス孔17が設けられている。これにより、量産時にリードフレーム(S)の層番号識別を自動的に読み取り、リードフレーム(S1 〜S9)が正しい順序で積層されているか否かを容易に判定することができるので、パッケージ2の封止工程の歩留り、スループットを向上させることができる。
【0110】
また、前記図23〜図31に示すリードフレーム(S1 〜S9)は、それぞれのリードフレーム(S)の長辺方向の枠部の端部にも、リードフレーム(S)ごとに異なるパターンのインデックス孔18が設けられている。この位置にインデックス孔18を設けることにより、リードフレーム(S1 〜S9)を積層したとき、層番号識別を側面から容易に読み取ることができる。
【0111】
また、前記図23〜図31に示すリードフレーム(S1 〜S9)は、それぞれのリードフレーム(S)のパーティングライン上にセンタ孔26が設けてある。このセンタ孔26にピンなどを挿入してリードフレーム(S1 〜S9)を金型10に固定することにより、可動金型13を抜き取る際にパッケージ2を固定しておくことができるので、可動金型13の抜き取りが容易になり、パッケージ2の封止工程のスループットを向上させることができる。
【0112】
また、前記図23〜図31に示すリードフレーム(S1 〜S9)は、それぞれのリードフレーム(S)の一部にハーフエッチライン19が設けてあるので、リードフレーム(S)を容易に切断することができる。これにより、モールド後、パッケージ2の外部に露出しているリードフレーム(S)の不要箇所を簡単に除去することができるので、パッケージ2の封止工程の歩留り、スループットを向上させることができる。
【0113】
次に、前記図4に示すマザーソケット3の構造および製造方法を説明する。
【0114】
マザーソケット3の成形に用いる金型は、図33に示す水平方向に可動する左右一対の可動金型21L、21Rと、図34に示す垂直方向に可動する中央金型22とで構成される。マザーソケット3は、図35に示すマザーソケット用リードフレーム20を2枚用意し、1枚を可動金型21Lと中央金型22との間に、もう1枚を可動金型22Rと中央金型22との間にそれぞれ装着し、マザーソケット用リードフレーム20の開孔48と中央金型22のガイドピン47とを合わせてインサート・モールドすることにより、高い寸法精度で製造することができる。
【0115】
マザーソケット用リードフレーム20は、42アロイ、コバールなどにより構成され、その標準的な板厚は0.15mm程度である。マザーソケット3の本体には、パッケージ2と同じエポキシ系の樹脂を使用する。あるいは、これに代えて高耐熱液晶ポリマーを使用することもできる。前記図35に示すマザーソケット用リードフレーム20を2枚1組で使用する代わりに、図36に示すマザーソケット用リードフレーム23L(左用)、図37に示すマザーソケット用リードフレーム23R(右用)のように、パッケージ2のデータピンに接続されるリード7を予め必要な長さに切断したものを組み合わせて使用してもよい。
【0116】
マザーソケット3のリード7とパッケージ2のアウターリード6は、半田ディップ装置を使って一括接続することができる。半田ディップ後、不要の半田は、高速回転の遠心分離で簡単に除去することができるので、リード7とアウターリード6を高スループットで接続することができる。また、リード7とアウターリード6は、半田ペーストによるリフロー半田付け法で接続することもできる。
【0117】
また、本実施例のDRAMモジュール1のように、一つのパッケージ2に複数の半導体チップ(M)を一括封止した場合には、エポキシ樹脂が10ppm/℃程度と比較的大きい熱膨張係数を有しているために、垂直方向と水平方向とでパッケージ2の熱膨張に異方性が生じることがある。パッケージ2の熱膨張に異方性が生じると、パッケージ2のアウターリード6とマザーソケット3のリード7との接続部に熱応力ストレスが加わり、この接続部の接続信頼性が低下する。
【0118】
その対策として、マザーソケット3のリード7を42アロイ、コバールなどの低膨張係数材料で構成する代わりに、エポキシ樹脂に近い熱膨張係数材料で構成する。このような材料としては、例えばリン青銅などの銅合金が好適である。このような材料を使用した場合は、パッケージ2の垂直方向の伸縮にリード7が追従することが可能となるので、アウターリード6とリード7との接続部に加わる熱応力ストレスを低減し、この接続部の接続信頼性を向上させることができる。また、銅合金は熱伝導性が良好で放熱効果が大きいので、マザーソケット3だけでなく、パッケージ2のリードフレーム材料として用いることもできる。
【0119】
また、前記図7〜図15や、図23〜図31に示したリードフレーム(S1 〜S9)を使用した場合、それぞれのリードフレーム(S1 〜S9)は、全てのリードが金属タイバーを介して電気的に導通した状態になっているので、このままでは、半導体チップ(M)を封止する工程の直前にすべての半導体チップ(M)が正常に動作するか否かを確認するためのテスティング、選別、エージングを行うことができない。
【0120】
その対策として、前記図7〜図15や、図23〜図31に示したような金属タイバー構造のリードフレーム(S1 〜S9)に代えて、図38に示すような、モールドライン上に絶縁テープ24を接合したテープダム方式のリードフレーム(T)を使用する。絶縁テープ24は、前記絶縁テープ4と同様、ポリイミド樹脂や高耐熱液晶ポリマーで構成する。この絶縁テープ24は、接着により形成する方法の他、例えばインジェクション・モールド法による樹脂成形で形成することもできる。
【0121】
本実施例のDRAMモジュール1に使用する9枚のテープダム方式のリードフレーム(T1 〜T9)を図39〜図47に示す。これらのリードフレーム(T1 〜T9)は、絶縁テープ24を接合した後、リードを保持している金属部分を切断することにより、それぞれのリードを電気的にフローティング状態にすることができるので、モールド工程の直前に半導体チップ(M)のテスティング、選別、エージングを行うことができる。これらのリードフレーム(T1 〜T9)は、リードを保持している金属部分を容易に切断できるように、当該部分にハーフエッチライン19が設けてある。
【0122】
このように、図39〜図47に示すテープダム方式のリードフレーム(T1 〜T9)を使用することにより、半導体チップ(M0 〜M8)をリードフレーム(T1 〜T9)に搭載してワイヤボンディングを行った後、封止工程の直前にすべての半導体チップ(M0 〜M8)が正常に動作するか否かを確認することができるので、DRAMモジュール1の製造歩留りを向上させることができる。また、これらのリードフレーム(T1 〜T9)を使用した場合は、封止後のタイバー切断工程を省略することができる。
【0123】
本実施例のDRAMモジュール1に使用するリードフレーム(S1 〜S9,T1 〜T9)は、いずれも互いの寸法が高精度に揃っていることが重要である。寸法精度が低い場合には、マザーソケット3のリード7とパッケージ2のリードフレーム6との接続部に大きなストレスが加わって接続信頼性が低下するなどの問題が生じる。
【0124】
その対策としては、9枚のリードフレーム(S1 〜S9 またはT1 〜T9)を製造する際、これらを一つの組みリードフレームとして、同一工程で一括フォトエッチング処理する。これにより、9枚のリードフレーム(S1 〜S9 またはT1 〜T9)を高い寸法精度で重ね合わせることができる。図48は、前記図23〜図31に示した9枚のリードフレーム(S1 〜S9)を一つの組みリードフレームとて作成した例である。
【0125】
本実施例のDRAMモジュール1は、一例として9個の半導体チップ(M0 〜M8)をパッケージ2に一括封止したものであるが、10個あるいはそれ以上の半導体チップ(M)を一括封止することができることはいうまでもない。しかし、半導体チップ(M)の数が増え、パッケージ2の縦方向の寸法が大きくなると、マザーソケット3のリード7も長くなるので、その変形が問題となってくる。
【0126】
このような場合は、図49に示すリードフレーム(S0 )(金属タイバー構造の例)や、図50に示すリードフレーム(T0 )(絶縁タイバー構造の例)のように、半導体チップ(M)との間にワイヤ5を接続しない、全ピンが電気的にフローティング状態のダミーリードフレームをリードフレームの層間あるいはパッケージ2の上部に配置して封止する。
【0127】
このようにすると、ダミーリードフレームのアウターリードをパッケージ2から引き出してマザーソケット3のリード7に接続することができるので、リード7とアウターリード6の接合強度が向上し、リード7の変形を防止することができる。また、パッケージ2の放熱経路が増えるので、その熱抵抗をさらに小さくすることもできる。
【0128】
(実施例2)
本実施例は、×36ビットのようなデータ幅の広い多ビット構成のDRAMモジュールに適用したものである。
【0129】
多ビット構成のDRAMモジュールを実現するには、例えば▲1▼〔4194304ワード×1ビット〕構成の4メガビットDRAMチップを9個使って〔4194304ワード×9ビット〕構成のDRAMモジュールを作成し、これをSIMMのプリント配線基板に4個実装する。▲2▼〔4194304ワード×1ビット〕構成の4メガビットDRAMチップを8個使った〔4194304ワード×8ビット〕構成のDRAMモジュール4個と、〔4194304ワード×1ビット〕構成の4メガビットDRAMチップを封止したSOJ4個とをSIMMのプリント配線基板に実装する。▲3▼〔4194304ワード×1ビット〕構成の4メガビットDRAMチップを8個使った〔4194304ワード×8ビット〕構成のDRAMモジュール4個と、CASが4個/RASが2個独立なパリティ専用の〔4194304ワード×4ビット〕構成の16メガビットDRAMチップを封止したSOJ1個とをSIMMのプリント配線基板に実装する、などの方法が考えられる。
【0130】
この方法によれば、例えば〔16777216ワード×1ビット〕構成の16メガビットDRAMを9個積層して前記実施例1のようなDRAMモジュールを作成し、これをSIMMのプリント配線基板に4個実装することにより、〔16777216ワード×36ビット〕構成のDRAMモジュールを実現することができる。
【0131】
しかし、上記の方法では、SIMMのプリント配線基板に多数のDRAMモジュールを実装しなければならないので、実装密度が低下する。従って、例えば〔4194304ワード×36ビット〕構成のDRAMモジュールを実現する場合、〔4194304ワード×4ビット〕構成の16メガビットDRAMチップを9個積層して前記実施例1のようなDRAMモジュールを作成することができれば、SIMMのプリント配線基板に実装するDRAMモジュールが1個で済むので、実装密度を大幅に向上させることができる。
【0132】
ところが、多ビット構成のDRAMモジュールはデータ線が多いために、半導体チップを単純に積層するとデータピンが同一方向に集中し、リードフレームのレイアウトが困難となる。例えば×36ビット構成のDRAMモジュールの場合、デュアルインラインでピンを引き出すと18ピン×2列となるが、ピンのライン/スペースを考慮すると、リードフレームのデータ領域が非常に大きくなる。しかし、これに対応する半導体チップのボンディングパッド領域、すなわち前記図6に示すIO0〜IO3の4つのパッドが配置された領域は非常に小さい。従って、リードの引き回しが非常に長くなり、リードフレームひいてはこれを封止するパッケージのサイズが大型化してしまう。
【0133】
以下、上記の問題を解消し、多ビット構成の小型・高性能DRAMモジュールを実現する方法を、〔4194304ワード×4ビット〕構成のDRAMチップを12個積層し、図51に示す×36ビット構成のDRAMモジュールを等価的に実現する方法を例にとって説明する。図51において、8個の半導体チップ(D0 〜D7)は、〔4194304ワード×4ビット〕構成の16メガビットDRAMチップ、4個の半導体チップ(M0 〜M3)は、〔4194304ワード×1ビット〕構成の4メガビットDRAMチップである。
【0134】
なお、ここでは、説明を簡単にするために、図51に示す〔4194304ワード×1ビット〕構成の4メガビットDRAMチップ(M0 〜M3)の代わりに、〔4194304ワード×4ビット〕構成の16メガビットDRAMチップの中の1ビットのみを使用した場合について説明するが、これを〔4194304ワード×1ビット〕構成の4メガビットDRAMチップ(M0 〜M3)にレイアウト変更することは容易である。
【0135】
まず、本実施例では、〔4194304ワード×4ビット〕構成の16メガビットDRAMチップを12個使用する場合、ピンの配置を片側2列のデュアルインライン構造とする。また、本実施例では、半導体チップを搭載したリードフレームを積層してパッケージに封止する際、一部のリードフレームを水平面内で180度反転して配置し、反転したリードフレームに搭載されている半導体チップのパッドと、非反転のリードフレームに搭載されている半導体チップのパッドを、反転軸を中心として互いに逆方向の配置とする。さらに、本実施例では、上記12個の半導体チップを2つのパッケージに分けて6個ずつ一括封止し、この2つのパッケージをマザーソケット上に重ねて搭載する。
【0136】
図52は、デュアルインライン構造を採用する場合のマザーソケット3のピン配列(SIMMのプリント配線基板に接続する部分を上方から見た配列)である。このピン配列は17ピン×4列の68ピン構造であり、ピン9とピン60はNCまたはピン無し構造とする。ピンのピッチはマザーソケット3の長辺方向、短辺方向共に50mil(1.27mm)である。
【0137】
Vccはピン1、17、18、34に、Vssはピン35、ピン51、ピン52、ピン68にそれぞれ配置し、給電時のインピーダンス低減を並列接続により実現する。アドレスピンは、反転チップと非反転チップとで対応が異なるが、XアドレスとYアドレスの共有できる10ビット(A0〜A9)は、一対一で対応させる。アドレスピンA10は反転チップと非反転チップとで配置を異ならせ、リフレッシュアドレスや、Xアドレス/Yアドレスの指定に対応できるようにする。実際の使用時には、反転チップのアドレスピン(A10)と非反転チップのアドレスピンA10とを外部結線あるいは内部結線により接続する。
【0138】
すなわち、ピン7はA4(A9、カッコ内は反転チップ)、ピン8はA5(A0)、ピン10はA7(A2)、ピン11はNC、ピン25はA8(A3)、ピン26はA6(A1)、ピン27は(A10)で非反転チップ対応なし、ピン42はA3(A8)、ピン43はA1(A6)、ピン44はA10で反転チップ対応なし、ピン58はA9(A4)、ピン59はA0(A5)、ピン61はA2(A7)、ピン62はNCである。バーWEは非反転チップがピン41、反転チップがピン24である。前記図51に示すバーRAS0、バーRAS2、バーCAS0、バーCAS1、バーCAS2、バーCAS3はそれぞれピン28、ピン45、ピン6、ピン29、ピン57、ピン46である。残りのピンは、データピン(DQ0〜DQ35)である。
【0139】
上記デュアルインライン構造のピン配置に対応させた12枚のリードフレーム(L1 〜L12) のレイアウトを図53〜図64に示す。また、これらの図には、パッケージ2の外形線、半導体チップ(M)、ボンディングパッド30、ワイヤ5およびデカップリングコンデサ31が示してある。なお、半導体チップ(M) とリードフレーム(L)とを接合する絶縁テープの図示は省略してある。
【0140】
図53に示すように、パッケージ2の外形寸法は7.6mm(短辺)×20.7mm(長辺)である。リードフレーム(L)のアウターリード6は長短2種類あり、それぞれにマザーソケット3のリード7が貫通する開孔8が設けてある。パッケージ2の一辺から引き出されたアウターリード6と他の一辺から引き出されたアウターリード6の幅は、開孔8を中心として短いアウターリード6が400mil(10.16mm)、長いアウターリード6が500mil(12.7mm)である。この寸法は前記図52に示すマザーソケット3の2列のピンの間隔に対応している。それぞれのアウターリード6の幅は0.55mm、開孔8の径は0.25mm×0.25mmであるが、アウターリード6のピッチは、マザーソケット3のピンピッチ(50mil(1.27mm))よりも狭く0.8mmである。
【0141】
上記12枚のリードフレーム(L1 〜L12) のうち、図53〜図55に示すリードフレーム(L1 〜L3)と図56〜図58に示すリードフレーム(L4 〜L6)、および図59〜図61に示すリードフレーム(L7 〜L9)と図62〜図64に示すリードフレーム(L10〜L12) とは、それぞれ水平面内で互いに180度反転した配置となっている。
【0142】
このようにすると、反転したリードフレーム(L)に搭載されている半導体チップ(M)のボンディングパッド30と、非反転のリードフレーム(L)に搭載されている半導体チップ(M)のパッドボンディングパッド30は、反転軸を中心として互いに逆方向の配置となる。これにより、リードフレーム(L1 〜L12) のデータピンが一方向に集中するのを防止することができるので、リードの引き回しが容易となり、リードフレーム(L1 〜L12) を小型化することができる。
【0143】
また、上記12枚のリードフレーム(L1 〜L12) のうち、反転して配置されたリードフレーム(L)と、他のリードフレーム(L)とは、反転軸に対して対称のリードパターンを有している。すなわち、リードフレーム(L1)とリードフレーム(L4)、リードフレーム(L2)とリードフレーム(L5)、リードフレーム(L3)とリードフレーム(L6)、リードフレーム(L7)とリードフレーム(L10) 、リードフレーム(L8)とリードフレーム(L11) 、リードフレーム(L9)とリードフレーム(L12) は、それぞれ同一のリードパターンを有しており、一方と他方とが互いに反転された状態で配置されている。
【0144】
このようにすると、12枚のリードフレーム(L1 〜L12) の品種が半分(6品種)で済むので、リードフレーム(L1 〜L12) の製造コストを低減することができる。また、エージングの品種を少なくすることができるので、DRAMモジュールを安価に提供することができる。
【0145】
また、図53〜図64に示すように、上記12枚のリードフレーム(L1 〜L12) のそれぞれに搭載された半導体チップ(M)は、その中心がパッケージ2の中心よりもリードフレーム(L)のデータピン側に位置するように配置されている。この中心のずれは1.6mm程度である。
【0146】
このようにすると、リードフレーム(L1 〜L12) のデータピンが多い場合でも、そのレイアウト面積を充分に確保することができるので、リードの引き回しが容易となり、リードフレーム(L1 〜L12) を小型化することができる。
【0147】
また、上記のように、半導体チップ(M)をデータピン側にずらして配置すると、データピンの反対側のパッケージ2内に空領域が生じる。そこで、リードフレーム(L1 〜L12) の電源(GND)ピンであるバスバーリードの一端をこの空領域に延在し、その端部に前記デカップリングコンデンサ31を搭載する。このデカップリングコンデンサ31の寸法は、1mm×0.5mm、厚さ0.5mm程度である。
【0148】
このようにすると、半導体チップ(M)に給電する際の電源インピーダンスを低減することができるので、大電流を給電した場合でもDRAMモジュールを安定に動作させることができる。なお、給電時の電源インピーダンスを低減する対策としては、上記デカップリングコンデンサ31をリードフレーム(L1 〜L12) のそれぞれの一端に搭載する手段に代えて、マザーソケット3の近傍またはその内部に搭載したり、バスバーリードの一端をパッケージ2の外に延在し、そこにデカップリングコンデンサ31を搭載したりしてもよい。また、デカップリングコンデンサ31の寸法が大きいような場合は、一部のリードフレーム(L) のみに搭載するようにしてもよい。
【0149】
また、上記のように、半導体チップ(M)をデータピン側にずらして配置すると、パッケージ2をモールドする際に樹脂の流れが不均一になってパッケージ2の内部に構造的なストレスが生じる場合がある。このような場合、データピンの反対側に生じた空領域に前記のようなデカップリングコンデンサ31を配置すると、樹脂の流れが均一になってパッケージ2の内部の構造的なストレスを低減することも可能となる。また、この空領域にデカップリングコンデンサ31を配置しない場合は、ダミーチップなどを配置することにより、同様の効果を得ることができる。さらに、このダミーチップにデカップリングコンデンサを形成した場合は、ストレスと電源インピーダンスを共に低減することができる。
【0150】
また、パッケージ2に封止する半導体チップ(M)の数が多い場合は、構造設計上の制約や半導体チップ(M)のボンディングパッドの制約により、同一レベルの信号ピンが複数生じたり、チップ識別用の信号を発生できなかったりすることがある。このような場合は、リードフレーム(L1 〜L12) の層間にパッケージ2内の配線接続を目的としたダミーのリードフレームを挿入すればよい。
【0151】
また、上記ダミーのリードフレームを挿入することにより、そのアウターリードをパッケージ2から引き出してマザーソケット3のリード7に接続することができるので、リード7とアウターリード6の接合強度が向上し、リード7の変形を防止することができる。また、パッケージ2の放熱経路が増えるので、その熱抵抗をさらに小さくすることもできる。
【0152】
図65は、本実施例のマザーソケット3の斜視図である。図70は、このマザーソケット3上にパッケージ2を2個積層して構成した〔4194304ワード×36ビット〕構成のDRAMモジュールの斜視図である。図69は、下段のパッケージ2とマザーソケット3の接続状態を示す斜視図である。
【0153】
前記2個のパッケージ2のうち、上段のパッケージ2には6枚のリードフレーム(L1 〜L6)が封止され、下段のパッケージ2には残りの6枚のリードフレーム(L7 〜L12) が封止されている。このマザーソケット3の一部には、後述する放熱フィンを装着するための凹凸や開孔が設けられている。
【0154】
上記マザーソケット3の内側の対向する二列のデータピンとCASピン(前記図52に示すピン19〜23、ピン29〜33、ピン36〜40、ピン46〜50)は、下段のパッケージ2とのみ接続される。マザーソケット3の裏面側は前記図52に示すピン配列となっており、上面側は図66に示すピン配列となっている。
【0155】
マザーソケット3の裏面側と上面側とでピン配列を変えるために、図67および図68に示すマザーソケット用リードフレームを使用する。図67は内側の対向する二列用、図68は外側の対向する二列用のリードフレームである。これらのリードフレームの両端は電源ピン(Vcc) であり、パッケージ2内のリードフレーム(L1 〜L6,L7 〜L12) の電源インピーダンスを低減するために、上部でそれぞれ2本に分岐し、ピン数の増加を図っている。
【0156】
それぞれのパッケージ2のデータピンとCASピンは、内側の列と外側の列とが千鳥状に配置され、内側0.8mmピッチ、外側0.8mmピッチがハーフピッチ0.4mmで交互に配置できるようになっているので、稠密実装が可能である。これは、下段のパッケージ2のデータピン、CASピンが下段のパッケージ2で終端し、上段のパッケージ2まで延在していないためである。上段のパッケージ2のデータピン、CASピンは、500mil ピッチのアウターリード6を通じてマザーソケット3の外側の列のリード7に接続されている。
【0157】
図71は、上記〔4194304ワード×36ビット〕構成のDRAMモジュール40の熱抵抗をさらに低減するために、パッケージ2の周囲に放熱フィン41を取り付けた例である。図72は、内部の状態を見やすくするために、放熱フィン41を4分の1カットして示している。
【0158】
図72に示すように、この放熱フィン41は、その一部を構成する熱伝導板が上下段のパッケージ2,2の隙間に挿入されている。この放熱フィン41は、上下に重ねたパッケージ2,2およびマザーソケット3と広い面積で接触できるようにするため、パッケージ2の長辺方向に2分割されている。
【0159】
図73は上記放熱フィン41の側面図、図74は、この放熱フィン41の斜視図である。同図に示すように、マザーソケット3と接する放熱フィン41の底面部(図73の矢印Aで示す箇所)は、マザーソケット3の脱落を防止するために槍状に加工されている。パッケージ2の周囲に上記放熱フィン41を取り付けるときは、それらの界面に熱伝達媒体となるシリコーングリスやシリコーンゴムを充填しておく必要がある。
【0160】
放熱フィン41の装着方法としては、前記図73、図74に示すような、パッケージ2の横方向から挿入する方法の他、例えば図75に示すように、縦方向に分割した放熱フィン41a〜41dをパッケージ2の上に積み重ねる方法もある。横方向から放熱フィン41を挿入する構造のもの(図73、図74)は、マザーソケット3のリード7とパッケージ2のアウターリード6を半田などで接続した後に取り付けることもできる。分割した放熱フィン41a〜41dを積み重ねる場合は、組み立て工程の最終工程で最上段の放熱フィン41aを取り付けてもよい。
【0161】
本実施例では、〔4194304ワード×36ビット〕構成のDRAMモジュールに適用した場合について説明したが、例えば図76に示すような〔8388608ワード×36ビット〕構成のDRAMモジュールの場合も、本実施例のパッケージ2を下段に2個、上段に2個の合計4個組み合わせ、前記図52に示すピン11とピン62とがそれぞれRAS3、RAS1となるように、RASピンをパッケージ2ごとに分離することにより、容易に実現することができる。
【0162】
また、本実施例のマザーソケット3は、内側の対向する二列のデータピンとCASピンのリード7を短くして下段のパッケージ2とのみ接続したが、パッケージ2のアウターリード6のスペースが充分あり、マザーソケット3のリード7が不要のリード6と接触する虞れのない場合は、ハーフピッチのレイアウトでもマザーソケット3のリード7はパッケージ2のアウターリード6間を非接触で必要なアウターリード6と接続させることができる。すなわち、下段のパッケージ2と上段のパッケージ2を上下入れ換えることができる。このときは、上段のパッケージ2に接続されるデータピンとCASピンのリード7が短くなる。
【0163】
(実施例3)
本実施例は、Jリード端子構造を有するDRAMモジュールに適用したものである。
【0164】
Jリード端子構造のDRAMモジュールを実現するには、例えば〔16777216ワード×1ビット〕構成の16メガビットDRAMチップを上下方向に4個積層して〔16777216ワード×4ビット〕構成のDRAMモジュールとしたパッケージ2を作成する。そして、図77に示すように、パッケージ2の側面から水平方向に引き出したアウターリード6と交差するように配置したリード7でDRAMチップ相互間を電気的に接続すると共に、このリード7の下端部をJ型に成形する。
【0165】
このようにすると、リード7をSIMMのプリント配線基板に直接接続することができるので、前記図4に示すようなマザーソケット3が不要となり、部品点数の低減によるDRAMモジュールの低価格化と外形寸法の小型化とを併せて実現することができる。
【0166】
上記リード7は、プレスやエッチングでリードパターンを形成した通常のリードフレームで構成してもよいが、ワイヤで構成することもできる。例えばアウターリード6に設けられたリード挿通用の開孔8の径を0.42mm×0.42mm角とした場合、直径0.32mmφのリン青銅、ベリリウム銅、コバールなどからなる金属ワイヤの表面に、組成がSn90%,Pb10%、あるいはSn10%,Pb90%などといった、共晶半田(Sn60%,Pb40%)よりも融点の高い半田メッキを45μm 厚程度施した外径0.41mmφのワイヤを使用する。
【0167】
リード7をワイヤで構成した場合、ワイヤ(リード7)とアウターリード6との接続は、前記実施例1で述べた方法と異なり、アウターリード6の開孔8にワイヤを挿通した後、ワイヤを熱処理してその表面の半田メッキを溶融させ、ワイヤとアウターリード6を自己整合的に半田接続する。ワイヤの熱処理は、例えば不活性ガス雰囲気中で高温の窒素ガスを吹き付けたり、光ビームまたはレーザビームを照射したり、外気遮蔽型のリフロー炉内で加熱したりするなどの方法で行う。
【0168】
上記した自己整合的な半田接続方法は、従来の噴流式半田ディップ方式と比較すると、ワイヤ(リード7)に付着する半田の量が少ないので、アウターリード6,6間の半田ブリッジが発生しにくいという効果がある。特に、本発明のDRAMモジュールのように、多数のリード7とアウターリード6をマトリクス状に交差させた構造は、半田吸い取りワイヤと同じ原理で表面積が大きくなるので、QFPパッケージの平行なリードのように半田の除去方向を一様にできる構造とは比較にならない程半田除去性が悪く、余分な半田を除去することが非常に困難である。従って、上記した自己整合的な半田接続方法によれば、本発明のDRAMモジュールの半田ブリッジ不良を極めて有効に低減することができる。
【0169】
また、プレス成形工程やタイバー切断工程でアウターリード6に金属バリができると、このバリに溶融半田が引っかかって半田ブリッジの核となり、ブリッジ発生率が急増する。従って、余分な半田が少ない自己整合的な半田接続方法は、この点からも半田接続工程の歩留まり向上に有効である。
【0170】
さらに、180℃程度の低温で溶融する共晶半田(Sn60%,Pb40%)ではなく、200℃以上の高温で溶融するSn90%,Pb10%の半田、あるいはSn10%,Pb90%の半田をメッキ材料に用いることにより、共晶半田を用いてSOJ構造のリード7をSIMMのプリント配線基板にリフロー半田付けする際、リード7とアウターリード6の接続部の半田が再溶融するのを防ぐことができる。
【0171】
もし、ワイヤ(リード7)とアウターリード6の接続部の半田が溶融状態になると、何らかの外力またはパッケージ2の自重によって接続部がずれてパッケージ2が下がったり、接続部の半田が重力によって下層のアウターリード6の接続部に流れたり、接続部の半田にクラックや組成の不均一な半田再結晶領域が形成されたりするために、半田の接続信頼性が著しく低下する。
【0172】
これは、接続部の半田量を一定にすることができなくなると、半田のフィレット形状のコントロールができなくなり、その結果、熱サイクルによる半田応力が大きくなって半田内部のクラックの進行が促進され、信頼度が低下するためである。特に、半田量が多い場合は、熱サイクルによる半田の熱膨張・収縮の応力も大きくなるため、塑性歪み量が大きくなって半田クラックの進行が加速される。
【0173】
しかし、高融点半田メッキ処理を施したワイヤ(リード7)とアウターリード6とを200℃以上のリフロー温度で半田接続し、SIMMのプリント配線基板にDRAMモジュールを実装する際のリフロー炉の温度を高融点半田の融点以下(例えば200℃以下)にした場合は、リード7とプリント配線基板との接続部の半田のみがリード7の付近で溶融するため、DRAMモジュールは、その形状を構造上保持することができる。
【0174】
また、上記した自己整合的な半田接続方法は、半田ディップ方式に比較して接続部の半田量の制御が容易である。これは、自己整合的な半田接続方法の場合、上下のアウターリード6,6の中間部分のリード7の半田が上下のアウターリード6,6にほぼ半分ずつ供給されるからである。すなわち、半田ディップ方式の場合は、ワイヤを構成する金属の表面状態などによって半田量が変動し易いのに対し、自己整合的な半田接続方法の場合は、常に一定のコントロールされた量の半田を供給することができるという特長がある。
【0175】
アウターリード6の開孔8にリード7を挿通する作業を容易にするためにリード7の径を開孔8の径(または後述する溝の幅)よりも小さくすると、開孔8にリード7を挿通しただけでは半田リフロー前に何らかの外力によってリード7がずれてしまうことがある。その対策として、図78に示すように、リード7の一部にプレスで扁平部50,51を設け、リード7の径を部分的に大きくすることにより、リード7のずれや抜けを防ぐことができる。あるいは、リード7の一部の径をプレスで拡大し、リード7を開孔8内にかしめ方式で挿入してもよい。
【0176】
また、金属同士の押しつけ合いを利用してリード7を開孔8内にコネクタ方式で挿入することもできる。このようにすると、半田を使用しなくともアウターリード6とリード7を接続することができるので、半田クラックに起因するアウターリード6とリード7のオープン不良を防止することができる。
【0177】
半田を使用しなくとも済む上記のコネクタ方式は、後述する圧着ケーブル方式でアウターリード6とリード7を接続する場合にも適用できるが、半田リフロー工程が省略される分、組立て工数を低減することができる。また、半田接続方式とコネクタ方式とを併用すれば、アウターリード6とリード7のオープン不良に対して二重の信頼性を得ることができる。
【0178】
リード7の一部に扁平部50,51を設ける前記の方式をリード7とプリント配線基板との接続部に応用した例を図79に示す。この場合は、扁平部52の幅をコントロールすることで、リード7のJベンド部分の幅を自由に変えることができる。また、リード7の下端部に扁平部52を設けることにより、円柱状や角柱状の場合に比べてJベンド成形が容易になるという利点もある。さらに、プレス加工で扁平部52を形成すると、金属の加工硬化によってJベンド部分の強度が大きくなるという利点もある。
【0179】
また、アウターリード6の開孔8の形状によっては、断面が円形ではなく角柱のワイヤを使用することもできる。ただし、円形のワイヤと比較すると、角柱のワイヤは、軸方向のねじれによって断面が回転したときにアウターリード6とリード7の接続が困難になるという問題がある。
【0180】
一般に、ワイヤのねじれに対しては円形の断面が有利であるが、プリント配線基板との接続部(Jベンド部分)のねじれ剛性に対しては角柱の断面が有利である。そこで、角柱のワイヤを使用する場合は、アウターリード6の開孔8の形状を四角形とすることでワイヤの自由な回転を防ぎ、リード7のJベンド部分の回転を防止する。これにより、プリント配線基板にDRAMモジュールを実装する際のリフロー工程で万一、炉内の温度が高くなりすぎてアウターリード6とリード7の接続部の高融点半田が再溶融した場合でも、リード7のJベンド部分の回転が防止できるため、リード7の配列がずれる不良を未然に防止することができる。
【0181】
アウターリード6とリード7の接続部の高融点半田が再溶融したり、この接続部に外力が加わったりしてリード7のピッチが不揃いになる不具合を防止するためには、パッケージ2の底面に図80に示すような窪み54を設けるとよい。この窪み54の形成方法を図81、図82を用いて説明する。
【0182】
通常のSOJ型単層パッケージの場合は、図81(a)に示すように、金型(下型)55の主面に垂直な方向に沿ってパッケージ53を離型する。従って、このパッケージ53の底面の窪み54は、同図(b)に示すように、パッケージ53の側面sから離れた箇所に形成される。
【0183】
一方、本実施例では前記実施例1で説明した可動金型13と同様の可動金型56を使用する。この可動金型56は、図82(a)に示すように、パッケージ2の底面と平行な方向に沿って2分割されるので、パッケージ2の底面の窪み54は、同図(b)に示すように、パッケージ2の側面sまで達するように形成される。
【0184】
上記のような可動金型56を使用するモールド方法によれば、上下方向に積層した多数の半導体チップを一括してモールドすることができるのみならず、図82(a)に示すように、左右一組の可動金型56の上面が上部のパッケージ2の下面を成形し、下面が下部のパッケージ2の上面を成形するので、SOJのような単層パッケージを上下方向に複数積層して多数個取りすることも可能であり、これにより、モールド工程のスループットを大幅に向上させることができる。
【0185】
また、パッケージを上下方向に複数積層して多数個取りするモールド方法によれば、パッケージを水平方向に複数並べて多数個取りする従来のモールド方法に比べて、極めて短い距離のゲートでキャビティ間を連結することができる。従って、従来のモールド方法に比べて、ゲートの内部に残る無駄な樹脂の量を低減することができ、同一サイズのミニタブレットからより多くのパッケージを取得することができる。
【0186】
上記可動金型56は、成形作業効率、離型時の摩擦力、ゲートカットの手順などに応じて種々の変形が可能である。
【0187】
図83(a)に示す可動金型56は、前記図82(a)に示した可動金型56と同一構造のもので、その上下両面に成形パターンが設けてある。同図(b)に示す可動金型56a,56bは、図82(a)の可動金型56を上下方向に2分割したもので、可動金型56aの上面と可動金型56bの下面とにそれぞれ成形パターンが設けてある。同図(c)に示す可動金型56a,56b、56cは、図82(a)の可動金型56を3分割したもので、可動金型56aの上面と可動金型56bの下面とにそれぞれ成形パターンが設けてある。
【0188】
図83(d)は、同図(b)の可動金型56aを上方から見た平面図、図83(e)は、同図(c)の可動金型56bを下方から見た平面図である。図中の符号57は、パッケージの下面を成形するキャビティ、58はパッケージの下面を成形するキャビティ、59は半導体チップを搭載したリードフレームを可動金型56a,56bにアライメントするためのガイドピン孔、60は可動金型56a,56b同士をアライメントするためのガイドピン孔、61は樹脂を積層方向に沿って流入させるためのゲート孔、62は樹脂の均一性を確保するためのエアベント機能を持たせた樹脂流出用のダミーのゲート孔である。可動金型56a,56b,56cは、それぞれ左右一組で構成されるが、図には片側のみを示してある。
【0189】
図83(a)に示す可動金型56は、その上下両面にパッケージが密着するので、離型時の摩擦力が大きくなる。これに対し、同図(b)に示す可動金型56a,56bは、それぞれの片面のみにパッケージが密着するので、離型時の摩擦力が小さくなり、パッケージの離型を容易に行うことができる。
【0190】
また、図83(a)に示す可動金型56は、上下のパッケージと繋がったゲート孔61,62内の樹脂を離型時に切断するのが難しいのに対し、図83(b)に示す可動金型56a,56bは、両者の界面(66)でゲート孔61,62内の樹脂をクラックさせて切断することができるので、離型の作業性が向上するという利点がある。
【0191】
可動金型56a,56bは、それぞれ左右一組で構成される(可動金型56,56cも同じ)。従って、ガイドピン孔59,60やゲート孔61,62の配置を左右対称にすれば、左右の可動金型56a,56b同士に互換性を持たせることができるので、可動金型56a,56bの複数組を上下方向に積層する際の作業性が向上する。
【0192】
しかし、可動金型56a,56bの複数組を上下方向に積層した際の総積層厚を一定に保つためには、むしろ左右の可動金型同士に互換性を持たせない方がよい。その理由は、左側の可動金型の総積層厚と右側の可動金型の総積層厚とを金型作成時に高精度に一致させておかないと、金型の型締め力が左右の可動金型間で不均一になるからである。
【0193】
左側の可動金型同士の間、または右側の可動金型同士の間で上下方向の積層順序が入れ替わっても総積層厚は変化しないので、型締め力は一定に保たれる。しかし、左右の可動金型同士に互換性を持たせ、金型作成時には左側だったものと右側だったものとを混在させて積層すると、左右の可動金型の高さにばらつきが生じる。統計的には、一個の可動金型の厚さのばらつきに積層数の平方根を乗じた値程度のばらつきとなる。
【0194】
一例として、高精度の研磨処理によって厚さの公差を±5μm 以下にした金型を使用して、4枚の半導体チップを積層したモジュール型のパッケージを上下方向に4個取りする場合について説明する。
【0195】
この場合は、1個の積層モジュール型パッケージを成形するのに、4枚の半導体チップの隙間に挿入する3個の(可動)金型と上下の金型とを合わせた合計5個の金型が必要となるので、4個取りの場合は合計20個の金型が必要となる。従って、高さの統計的なばらつきは、金型1個当たりの厚さの公差(±5μm )に金型の数(=20)の平方根を掛けた値、すなわち±22μm となる。
【0196】
また、半導体チップを搭載するリードフレームの板厚を0.125μm 、金型1個の厚さを0.65mmとして計算すると、リードフレームは1個のパッケージ当たり4枚、4個取りの場合は合計16枚となるので、金型の総積層厚は、(0.125×16)+(0.65×20)=15mmとなる。従って、金型の総積層厚(15mm)に対する高さのばらつき(±22μm )すなわち歪み量(22μm /15mm=1.46×10-3)に、金型を構成する金属(鉄)のヤング率(2×104kg/mm2 )を掛けると、単位平方ミリメートル当たり29kgの荷重となる。
【0197】
従って、金型の受圧面積が40mm×20mm=800mm2 程度と比較的小さい場合であっても、左右の金型に生じる型締め力の差は、29×800=23.2トンにも達する。すなわち、左右の金型の一方には23トン以上の型締め力が加わるのに対し、もう一方は無荷重という現象が生じる。以上のことから、左右の金型には互換性を持たせるべきではない。互換性を持たせなければ、左右の金型にほぼ均等な型締め力を加えることができる。
【0198】
可動金型56a,56bの複数組を上下方向に積層した場合、モールド樹脂は前記図83(d),(e)に示すゲート孔61を通じて上下方向に流れる。もう一方のゲート孔62は、エアーベントとして機能するもので、エアーや流動樹脂先端部の不均一な樹脂をキャビティ57,58の外部に排出するダミーゲートである。このダミーゲートは、エアーベントの設計の仕方によっては、あるいは均一性の高い樹脂を使用する場合は、必ずしも必要ではなく、省略することもできる。
【0199】
ここでいうエアーベントとは、通常の金型設計で使用する1/100 〜3/100mm 程度の隙間のことであり、エアーの出入りは可能であるが樹脂の出入りはできないという特徴を備えている。これに対し、ダミーゲート(ゲート孔62)は、モールドの初期にキャビティ57,58内の不要なエアーを排出し、続いて流動樹脂の先端が流入されることにより、キャビティ57,58内に樹脂を均一に流入させる働きがある。このダミーゲート(ゲート孔62)のエアーベントは、通常の金型設計で使用する前述のエアーベントに比べて開口部が大きく、従って、キャビティ57,58内の不要なエアーを効率よく排出することができる。
【0200】
また、上記ゲート孔61,62の平面形状は、図83(f)に示すように、パーティングラインPLに対して所定の離型角(θ)を持った形状となっている。この離型角(θ)は、0<θ<30°程度である。例えばθを15°にした実験では、熱硬化樹脂に対して優れた離型性とスペースファクタとが確認された。離型角(θ)を30°以上にするとゲートの領域が大きくなるために、スペースファクタが低下する。また、θ=0では離型性が悪く、ゲート孔61,62内に樹脂残りが発生し易くなる。この樹脂残りが発生すると、次の成形時にゲート断面形状が変化し、成形条件が変動してしまうため、均一な成形ができなくなる。
【0201】
ゲート孔61とゲート孔62は、同じ大きさである必要はない。ゲート孔61は樹脂の流入口であるため、その径を小さくすると樹脂の剪断発熱が増加し、樹脂の流動性が増加する。また、ダミーゲートであるゲート孔62の径を大きくするとエアーの抵抗が小さくなるので、キャビティ57,58内の不要なエアーの排出が容易になる。
【0202】
ゲート孔61,62の基本的な形状は、図83(f)に示すように、その半径をrとして、パーティングラインPLに対して(90°−θ)の角度で接するような円形状とするのがよい。このとき、円の中心は必ずしもパーティングラインPL上に位置している必要はない。また、半径rを大きくして円の中心をパーティングラインPLの外側に置いた場合は、円弧の一部が離型角(θ)となり、(90°−θ)の接続部67と共通化することができる。
【0203】
図84(a)に示すゲート孔61,62のX−X’線に沿った断面は、同図(b)に示すような種々の形状(1)〜(4)で構成することができる。
【0204】
形状(1)は最も単純な垂直形状であり、金型作成においてワイヤ放電加工、研磨を用いる場合、ゲート孔61,62の作成が容易になるため、金型の製造コストを安くすることができる。
【0205】
可動金型の作成手順は(図21、図83に示す可動金型も同様であるが)、まず、図85(a)に示すように、ワイヤ放電加工、ドリル加工、研磨などによって金型ブロック材からブロック68を作成する。このとき、ガイドピン孔59,60も同時に形成すれば、可動金型56a,56bを積層したときの合わせ精度が向上する。
【0206】
次に、図85(b)に示すように、放電ワイヤカット法などを用い、カットライン70に従ってブロック68を薄くスライスすることにより、薄板状の可動金型69を得る。このとき、ゲート孔61,62はブロック68の壁面に対して引き延ばし形状になっているので、前記図84(b)の形状(1)が直接得られる。
【0207】
図85(b)に示す可動金型69は、その厚さを高精度にするためにワイヤカット後、平面研磨機によって研磨される。同一の厚みの可動金型69を同時に研磨機に入れて、とも加工することにより、相対ばらつきを大幅に低減することができるので、可動金型69の厚さを極めて高精度に揃えることができる。
【0208】
ゲート孔61,62の断面を前記図85(b)の形状(2)〜(4)とすることにより、パッケージを成形した後、ゲート孔61,62内に残った樹脂の切断が容易になる。これらの形状(2)〜(4)は、断面の一部で内径が変化しているので、ゲート孔61,62内の樹脂に応力集中を生じさせることができる。
【0209】
形状(2)は単純な円錐状であり、形状(3)は段差状である。この形状(3)は径の変化が急峻なため応力変化が大きく、従って樹脂が切断され易い。形状(4)は断面を不定形にした例である。この形状(4)はゲート孔61,62の上下のエッジ部が鋭角になっているため、このエッジ部で樹脂に応力集中を生じさせることができる。
【0210】
前記図83(b)に示す可動金型56a,56bおよび同図(c)に示す可動金型56a,56b,56cのゲート孔61,62は、図84(b)に示す形状(1)〜(4)のいずれを採用することもできる。形状(2)を採用するときは、径の小さい方をパッケージ側に配置すると、余分な樹脂がパッケージ側に残りにくくなるので作業性が向上する。図83(a)に示す可動金型56の場合は、形状(4)を採用することで上記と同様の効果が得られる。
【0211】
図86は、4枚の半導体チップ79を積層して一括封止したモジュール型のパッケージを積層方向に2個取りする金型の構成図である。
【0212】
例えば16メガビットDRAMを形成した半導体チップ79は、熱可塑性樹脂からなる絶縁テープ4を介してリードフレーム78に接着され、ワイヤ5で接続されたものが4枚ずつ2段に積層される。
【0213】
80Aは上段のパッケージのキャビティであり、80Bは下段のパッケージのキャビティである。キャビティ80A,80Bのそれぞれは、パッケージの上部を成形する金型71、パッケージの下部を成形する金型72および半導体チップ79の層間距離を一定に保ち、各層間の半導体チップ79の底面とワイヤ5間の距離をコントロールする薄板状の可動金型69で構成されている。
【0214】
図86は、金型を4積層モジュール型パッケージのY方向から見た図であり、前記実施例1の可動金型13にガイドピン孔59,60を形成したものが可動金型69に相当する。また、前記図19に示す上型11のゲート15を垂直化した構造が金型73,74および可動金型56bの連続した領域であり、可動金型56aおよび金型75の連続した領域が図19に示す下型12に相当する。上型11、下型12をそれぞれ複数の組み金型で構成したのは、成形後の離型作業の効率化とパッケージへの離型ダメージを低減するためであり、後に詳述する。
【0215】
成形時の流動樹脂は、垂直方向にテーパを設けたゲート孔76より流入し、金型74と接する薄板状の可動金型56bのゲート孔61を通って上段のキャビティ80Aに流入する。そして、キャビティ80Aを充満しながらキャビティ80Aと下段のキャビティ80Bの境界に配置した薄板状の可動金型56a,56bのゲート孔61を通ってキャビティ80Bに達する。その後、流動樹脂の先端はキャビティ80Bの底面部の可動金型56aゲート孔62(図86の破線波線で示すダミーゲート)を通り、さらに、金型75に設けられたゲート孔76を通って不要の樹脂を溜めるダミーキャビティ77に達し、成形が完了する。
【0216】
図86に示す4積層モジュール型パッケージの各層の位置合わせは、積層方向(z方向)に対しては可動金型69、金型71、可動金型56a,56bにより定まり、水平面内は、ガイドピン孔59,60にガイドピンを最上部の金型73から最下部の金型75まで延在させることにより定まる。これは、高精度に研磨されたガイドピンを積層された領域(金型73,74、キャビティ80A,80B、金型75)に貫通させることにより、各金型とリードフレーム78がXY平面上の並進と自由回転とを失い、一意的に位置関係が定まるからである。
【0217】
金型75のゲート孔76およびダミーキャビティ77は、図87(b)に示すような構造となっており、ガイドピン孔59,60と共に形成される。図87(a)は同図(b)の平面図であり、図87(c)は同図(b)のY−Y’方向の断面図である。ゲート孔76、ダミーキャビティ77は、いずれも離型性をよくするために抜きテーパ角が設けられている。また、同図(a)〜(c)に示すように、浅い溝55でエアーベントを形成し、不要のエアーを排出するようにしても良い。また、ダミーキャビティ77内の樹脂を離型するために、通常の金型のカル部に設けるようなイジェクタピン構造を組み入れることも容易である。
【0218】
金型75のゲート孔76と積層部の薄板状の可動金型56aのダミーゲート(ゲート孔62)との位置関係は、平面図で示すと図88のようになる。前記実施例1の可動金型13を基本として樹脂流入用のゲート孔61、樹脂流出用のゲート孔62を設け、ガイドピン孔60、リードフレーム78と金型のアライメント用ガイドピン孔59を明示した可動金型69を用いて説明する。
【0219】
可動金型69のゲート孔62と金型75のゲート孔76とは連結しており、図88に示すような位置関係になっている。左右2枚で1層の層間を形成する可動金型69は、図のY軸に沿ったパーティングラインPL上に樹脂流入用のゲート孔61と樹脂流出用のゲート孔62とが形成されている。実際は図86に示すように、金型75と接しているのは薄板状の可動金型56aであるが、パッケージ外形を定める層間の可動金型69を用いて相対位置関係を示した。層間の可動金型69は、半導体チップ79の層間への樹脂流動を良好にするために、図88(b)に示すように、ゲート孔61とパッケージのキャビティ81との間をスリットゲートまたはピンゲートにより接続してもよい。
【0220】
ここでいうスリットとは、図89(a)に示すようなスリットゲート82である。積層された複数の可動金型69により、スリットゲート82も積層方向に連結され、前記図32に示すゲートライン45,46を形成する。このスリットゲート82の特徴は、キャビティ81へのゲート開孔面積を大きく取ることができるので、樹脂の流動抵抗を低減できる点と、前記図85で説明した製法と同じように、ゲート形状がz方向への引き延ばしであるため、加工が容易な点である。
【0221】
ピンゲートは、図89(b)に示すような構造を有している。符号83で示すピンゲート部分がキャビティ81への流入口であり、各層の可動金型69の領域84により孤立したゲート領域を形成している。このピンゲート83の特徴は、スリットゲート82に比べてゲートライン45,46の除去が容易である点と、成形時のXY平面方向への樹脂の流出抵抗を幅広くコントロールすることができる点である。
【0222】
ピンゲート83の領域84の垂直面はパーティングラインPL上にあり、左右一対で積層方向へのキャビティ81のゲート近傍は、層ごとに間欠的に閉じている。また、スリットゲート82からピンゲート83へのゲート先端形状は連続的であり、成形条件により併用可能である。特に、樹脂流入用のゲー孔ト61と樹脂流出用のゲート孔62は、バランスに応じて使い分けることもできる。さらに、樹脂の流動が非常に良好な場合は、キャビティ81内のz方向の樹脂流動のみで十分な場合もある。この場合は、必要に応じてゲートを省略してもよい。また、図82に示す可動金型56や図83に示す可動金型56a,56b,56cのゲート孔61,62はキャビティ内に移動してもよい。この場合は、ゲートカット面がパッケージの表面外観や半導体チップに影響を与えないような場所にゲート孔61,62を設置する必要がある。
【0223】
図86で示したz方向にゲート孔76を有するモールド金型は、従来のようなXY平面上にゲート、ランナを引き回す金型と異なり、型締め力を非常に有効に利用できる。
【0224】
垂直方向にゲートを持つモールド装置の一例を図90に示す。このモールド装置の最大の特徴の1つは、金型系の型締め力fがほとんどすべて金型73,74、可動金型56b、金型72を介して金型75まで直列的に荷重され、力のロスがないことである。そこで、積層モールド型パッケージの受圧面積を小さくしておけば、非常に大きな単位面積当たりの型締め力を得ることができる。
【0225】
これは、従来の金型のように、数100平方センチメートルのような大きさの平面サイズではなく、数10平方センチメートルのオーダーに金型を小型化できるためである。このため、従来の金型には必須のキャビティ境界付近の幅の狭いダム状の型締め力を集中させる領域を省略することもできる。これにより、金型の高精度の平坦化加工が容易になると共に、ダム状の領域の変形による金型劣化対策も可能になる。
【0226】
図90に示す金型88は、前記図86に示す積層モールド金型を上部から押さえつけるための温度制御された固定金型であり、トランスファ・モールド用のポット85aとプランジャ機構85bとを備えている。モールド樹脂であるミニタブレット86は、ポット85a内に投入され、プランジャ85bにより射出される。カル部87は固定金型88のキャビティ内に形成され、成形後のカル部87に充填された樹脂の離型性をよくしている。
【0227】
すなわち、固定金型88と可動金型89の型開き時にカル部87の樹脂が固定金型88に付着するようであれば、プランジャ85bを型開きと同期させて下降させることにより、イジェクタとして作用する。固定金型88と可動金型89とはエアー漏れを防止するOリング90を挟んで上下にスライド可能になっており、前記図86に示す積層モールド金型の積層数を変化させた時や、異なる積層モールド金型の高さばらつきに対し、幅広いz方向のストロークで追従することができる。このことは、同一装置で異なる積層数の金型を複数個連続して作業できることを意味している。図90のシステムは、ロードされた金型を設定された型締め力となるまで可動金型89を上昇させることで可能としている。
【0228】
また、プランジャ85bの下降時に排出される不要のエアーは、あらかじめミニタブレット86がポット85a内に投入され、プランジャ85bがポット85a内に挿入された後、真空引きの孔91より減圧され、キャビティ内のエアーベントを有効に働かせる構造になっている。そのため、Oリング90により他のエアーの流入を防止している。真空引きが特に必要ない時は、真空引きの孔91を大気に対して開放すればよい。
【0229】
また、図90ではダミーゲート、ダミーキャビティ77が金型75だけでなく金型74にも形成可能であることを示している。これは、成形時のエアートラップ領域をダミーキャビティに有効に排出するためである。図90の積層金型部分(図86参照)の薄板状の金型は簡略化して示してある。
【0230】
図90の積層金型で上部の金型を73と74とに2体化した目的は、成形後の離型時に積層パッケージに機械的ダメージを与えないためである。さらに、金型73,74内の円錐状のゲート孔76をXY平面上のパーティングライン(図86のHPL2)で切断するためである。もし、金型73,74が一体化していると、ゲート孔76内の樹脂は内部にイジェクタ構造がないため、離型が困難となる。
【0231】
この作用を図91を用いて説明する。ガイドピン孔59に対応するガイドピン59a、ガイドピン孔60に対応するガイドピン60aとして、金型73,74以外の積層金型を金型73,74のXY平面のパーティング面HPL1を境界として、キー溝80を用いてz方向に型開きする。円錐状のゲート孔76により成形された樹脂76aは、金型73がイジェクタとして働き、応力集中の大きい図86のパーティング面HPL2でカットされる。金型73,74を充分に積層方向(z方向)に引き離せば、ガイドピン59a,60aは金型73,74以外の金型から除去される。なお、作業性によっては、ガイドピン59a,60aを金型74に留めておいてもよい。これは、金型73,74を完全に離すよりも、次の工程での金型73,74の組立作業が早く、効率が高いからである。
【0232】
次に、カル部87で成形された樹脂87aは、76aを下方から上方に突き上げるか、または金型73と樹脂87aとの界面上にゲート76を中心軸とした回転モーメントを作用させることによって離型させることができる。
【0233】
ガイドピン59a,60aを除去した薄板状の金型領域80Aと80Bは、金型74,75に強い結合力を持たないため容易に分離できる。ガイドピン59a,60aを引き抜く時に要する力は、上部金型を2体化したことにより、金型74で力を受け、積層モールド部に局所的な応力集中を発生させない。このため、積層パッケージは、強い機械的ストレスを受けない。すなわち、金型74の剛性と金型73の剛性とにより、垂直方向(z方向)にガイドピン59a,60aを引き抜くことができる。
【0234】
金型構成数の低減を目的として、金型74とそれに接する金型56bの2層を合成し、金型74とそれに接する金型56bと金型71の3層を合成して金型74とすることも可能である。同様のことは金型75についても可能である。
【0235】
離型されたキャビティ80A,80Bは、ガイドピン孔60を用いてx方向の正と負の逆方向に互いに引くことにより、離型することができる。また、左右どちらかの積層金型に積層モールドパッケージが固着している場合は、離型された側のリードフレームのガイドピン孔59を用いて水平方向(x方向)に引っ張ることにより、離型することができる。
【0236】
以上が4積層モールドパッケージの多数個取り成形についての構造と形成方法であるが、この構造と形成方法は単層から任意の積層数まで自由に成形できる。しかも、トランスファ・モールド装置は、図86の積層金型の厚みの変化に影響がなく、常に安定した型締め力を得ることができる。
【0237】
図92(a),(b)は、半田メッキしたワイヤを図84のリード7として用いた場合のアウターリード6と、積層間を交差するリード7の半田フィレット93を示している。アウターリード6の開孔8は、半田メッキにより供給された半田により93の内部で接続され、埋まっている。この半田フィレット93は、アウターリード6のメッキ仕様によってコントロールすることもできる。
【0238】
アウターリード6をAuメッキして半田リフローすれば、半田濡れ性が大きいため、半田フィレット93のアウターリード6への広がりは大きくなる。また、アウターリード6をPd(パラジウム)メッキした場合は、半田の広がりが小さいので、少ない半田量で半田フィレット93を形成することができる。
【0239】
アウターリード6を半田メッキすると、半田の広がりが大きく、アウターリード6全体に半田が流れやすくなる。この特徴により、リードピッチの狭い場合は、Pdメッキのような半田濡れ性の小さい表面処理方法を用いることで、少ない半田メッキで信頼性を確保できる半田フィレット形状を得ることができる。
【0240】
また、AuメッキやSn/Niメッキは、ダイボンディング前のリードフレーム6に処理しておくことで、ダイボンディング、ワイヤボンディング、積層モールドを行った後に外装メッキを施すことなく、すなわち外装メッキを省略してアウターリード6とリード7を半田リフローすることができる。これは、AuメッキやSn/Niメッキが強い耐酸化被膜となり、半田リフローができるアウターリード6の表面を確保できるからである。外装メッキ(モールド後のアウターリード6へのメッキ)を省略することにより、メッキコストの低減、樹脂内へのメッキ液浸透、イオン汚染などの不良対策が可能である。
【0241】
図92(a)にプレスでJベンド部に扁平部52を形成したリード7とその上部のアウターリード6部分の半田フィレット93の形状とパッケージ2の底面部の相対関係を示す。リード7の変形を防止するため、パッケージ2の底面部には前記図82(b)に示す方法で成形した窪み54が設けられている。リード7は厚み部94に示すように、半田メッキワイヤの基材となる金属ワイヤ径95よりも薄くし、Jベンド部の幅を大きくしている。各アウターリード6は、層間にある半田メッキワイヤにより供給された半田により、均一な半田フィレット93を形成することができる。半田メッキワイヤの半田流動性を高めるため、金属ワイヤの表面に直接半田メッキを形成するのではなく、金属ワイヤの表面にNiなどをメッキしてから半田メッキすると、半田の金属ワイヤ上のリフロー性が大きくなる。
【0242】
このように、アウターリード6と積層間を接続するリード7との半田接続は、半田フィレット93の形状、コスト、耐熱性などにより、目的に応じて条件が異なる。
【0243】
アウターリード6の開孔8にリード7を貫通させる際の作業性を改善するために、図93(b),(c)に示すようなアウターリード6を用いてもよい。すなわち、図93(b)に示すように、破線のリード7は、溝96を設けたアウターリード6に外部のX方向より溝96への案内部97を通じて圧入される。このとき、リード7の抜けを防止するため、溝96の幅はリード7の径より小さい方が有利である。図93(c)は、溝96への圧入時の弾性力を高めるために、さらにスリット98を設けた構造である。圧入抵抗は、図93(b)の場合に比べて図93(c)の方が小さくできるという特徴がある。
【0244】
リード7を圧入するだけでアウターリード6と電気的に接続することもできる。また、半田リフローと併用すればより高い接続信頼性が得られる。これは、半田リフローと併用した場合は、半田が何らかの原因(例えば半田クラックなど)でオープンになっても、圧着効果により交差部の電気的接続が確保されるからである。
【0245】
多数のリード7を一度に圧入するには、例えば4積層モジュールパッケージのアウターリードに図93(b)の形状を適用した場合を考えると、図94に示すように、アウターリード6は層間に角柱100aを層間スペースと同じ幅だけ挟む。そして、押さえ治具100c,100bを使って上部と下部とから矢印101の方向に加圧する。これにより、リード7の圧入によるアウターリード6とパッケージ2の機械的ダメージを低減することができる。また、圧入時のアウターリード6の倒れや変形を防止することもできる。
【0246】
次に、断面7aを有するリード7を断面99aを有する圧入治具99で矢印102方向に加圧することで4層同時に圧入される。リード7の端子数分を同時にこの方式で圧入することにより、アウターリード6とリード7とを短時間で交差接続することができる。
【0247】
Z方向にリード7をJ型に曲げる以外に、積層モールドパッケージのアウターリード6の一部の層をJ型に曲げてSOJ化する方法を説明する。
【0248】
図95は、最下層のアウターリード6をJ型に曲げている。このとき、Jリード化するリードフレーム103は、他のリードフレームと異なる端子形状のものを使用するか、アウターリード6の切断形状を変化させて行う。圧入方式のアウターリードで示しているが、この構造は開孔8の形状でも可能である。ただし、圧入時に図94の方法でリード7を圧入するためには、図95のリード7の最下端105の方が下方に位置していなければならない。
【0249】
リード7をSOJ化する以外にも、本発明の積層モジュール構造は容易にSO型のフラットパッケージにすることができる。図96にフラットパッケージのリード形状を示す。図78の端子の応用として、扁平部51を設けた端子を使ってフラットリード107を形成することができる。この構造は、フラットリード107の折り曲げが簡単で作業性が高いことに加えて、パルスヒータ方式や光ビーム半田付け方式により、フラットリード107のみを加熱して基板に実装することができるという利点もある。これは、積層部のアウターリード6よりフラットリード107の足先の方が外部にあるため、積層部のアウターリード6に接することなく、フラットリード107の先端を加熱することができるためである。
【0250】
積層モールドパッケージの端子構造として図97に示すピングリッド端子構造がある。リード7の狭ピッチを実装基板上への端子ピッチに持ち込まないように、積層プリント基板108をピッチ変換基板として面心のピングリッド、IPGA配列(101)としてユーザーインターフェースを改善している。
【0251】
また、ピン110を省略してBGA(ボールグリッドアレイ)化することも可能である。垂直リード7は、積層プリント基板108に設けられた貫通端子孔109を介して半田接続され、積層プリント基板108の配線により、IPGAやSPGA(50mil ピッチのPGA)ピッチに変換することができる。ピングリッド用のドリル加工を省略すると、BGA基板の半田バンプ端子となる基板レイアウトも可能である。
【0252】
また、積層プリント基板108を用いることにより、アドレスバッファ、I/Oバッファなどのバッファアンプや、エラー修正論理を備えたLSIなどをプラスティックPGAあるいはBGA構造として導入することが容易である。
【0253】
(実施例4)
本実施例は16MDRAMの不完全良品に積層DRAM構造を適用したものである。
【0254】
通常16MDRAMのI/O4bit品は4194304ワード×4ビットであるが、LSI製造中に4bitのI/Oのうち一部が不良となり、4194304ワード×3ビット,4194304ワード×2ビット,4194304ワード×1ビットが良品の不完全なDRAMができる。
【0255】
これらは通常不良品として扱われ商品性が低い。また商品化した場合、端子配列、安定供給、ビット価格の面で市場を混乱させる。
【0256】
本積層技術を適用することにより、これらの不完全DRAMを完全な端子配列にする方法について示す。
【0257】
説明には4194304ワード×3ビットの不完全なDRAMを3積層し、4194304ワード×9ビットの端子配列一定のDRAMモジュールを得ることを示す。
【0258】
使用するリードフレームは図98と図99に示すものであり、ゲート孔61,62およびガイドピン孔59を有している。またモールド中のリードフレーム変形を防止するため、構造強度を高めるタイバー113を各アウターリードの先端に接続している。積層モールド後アウターリードの端子を形成するためハーフエッチ等により溝112を設け、切断を容易にしている。
【0259】
各リードフレームのI/O端子は111a〜111iの9端子である。図98の111c,111fと111iはタイバー114に設けられたハーフエッチング溝115により、タイバー切断の後除去する。図99の111a,111d,111hと111eも同様に除去する。
【0260】
DRAM1チップ当たりI/Oは3個であるため、第1層目のリードフレームは図98に示すリードフレーム78を用いて、111b,111h,111eに良品のI/Oとボンディングする。第2層目のリードフレームは図99に示すリードフレーム78を用いて111c,111f,111iに良品のI/Oとボンディングする。第3層目のリードフレームは図98に示すリードフレーム78を用いて111a,111d,111gに良品のI/Oとボンディングする。不良のI/Oパッドはボンディングしない。
【0261】
これを3積層するとI/Oは111a〜111iの9ビットのI/Oが引き出されている。
【0262】
すなわち、不完全な4Mワード×3ビットのDRAMチップを良品I/Oのみを選択的に積層用リードフレームにボンディングすることにより、3積層後に完全なI/O端子を持つ4M×9ビットの積層DRAMを得ることができる。
【0263】
本3積層モールドパッケージはSOJパッケージより薄く、しかも集積度が36メガビット相当であるため4M×35ビットや8M×36ビット構成の72pinSIMMモジュールを小型化することができる。
【0264】
すなわち、通常4M×36ビットは4M×4ビットDRAMを8個、4M×1ビットDRAMを4個の計12個実装しなければならないが、本積層モジュールでは4個で実現できる。同様に8M×36ビットのときは通常計24個必要とするが本積層モジュールでは8個でよい。
【0265】
またSIMM基板上の配線数も少なく、配線間のクロストーク等のノイズも低減できる特徴がある。
【0266】
図100に4M×9ビット積層モジュールをM0〜M7の8個使用時の8M×36ビットメモリモジュールの等価回路を示す。
【0267】
図100のM1,M5,M3,M7を実装しない場合は4M×36ビットメモリモジュールの等価回路になる。
【0268】
4194304ワード×8ビットのモジュールの場合は4194304ワード3ビットのDRAMを2つと4194304×2ビットのDRAM1つとを積層することにより実現できる。他にも4194304×1ビット等用いて同形のI/Oのビット数になるように積層数を変化させればよい。
【0269】
例えば4194304ワード×9ビットを得る他の方法として4194304ワード×2ビットを3個と4194304ワード×3ビット1個を組み合わせ4積層する等である。
【0270】
積層モジュールにおいて各層のリードフレームを共通に用いるには、図98のリードフレームのように複数の層で使用できるようボンディング領域やアウターリードを設けられていることである。例えば111a〜111iの9個のI/Oを完全独立に引き出した場合、×9ビット構成のモジュールは積層数に関係なく一種類のリードフレームで各層に適用することができる。これは非常に組立て工程の簡単化ができコスト低減できる利点がある。
【0271】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0272】
前記実施例では、パッケージ2のアウターリード6の開孔8にマザーソケット3のリード7を挿通して両者を接続したが、パッケージ2のアウターリード6とマザーソケット3のリード7の接続は、例えば図101に示すように、アウターリード6の先端をリード7の側壁に突き当てて接続する方法、図102に示すように、アウターリード6の先端に設けた溝にリード7を差し込んで接続する方法、図103に示すように、マザーソケット3のリード7側に開孔43を設け、この開孔43内にアウターリード6を挿通して接続する方法など、種々の方法で行うことができる。
【0273】
前記実施例1のDRAMモジュールは、9個の半導体チップを1つのパッケージに一括封止したが、前記実施例2のDRAMモジュールのように、複数のパッケージに分けて封止することもできる。この場合、4層+5層、3層+3層+3層、4層+4層+1層(パリティ専用)など、種々の組み合わせを選択することができる。また、この場合は、分割したパッケージの隙間に熱伝導率の高いAlの薄板や銅合金板からなる熱拡散板を挟み込むことにより、さらに放熱効率を向上させることもできる。
【0274】
半導体チップを複数のパッケージに分割して封止する方法は、前記実施例2で説明した多ビット構成のDRAMモジュールや、特に消費電力の大きいSRAMモジュールなどに適用すると大きな効果が得られる。また、放熱効率の低い領域で半導体チップの積層数を少なく、放熱効率の高い領域で積層数を多くするなどの方法も考えられる。例えば下段のパッケージが上段のパッケージに比べて放熱効率が低い場合は、上段のパッケージに4個の半導体チップを封止し、下段のパッケージに2個の半導体チップを封止し、これらのパッケージの隙間と上部および底部に前述した放熱フィンを取り付ける構造も可能である。
【0275】
前記実施例1、2のDRAMモジュールのマザーソケット内に、DRAMコントローラ、メモリマネージメント、CPUなどを形成した半導体チップを搭載し、マザーソケットのリードを通じてこの半導体チップをパッケージ内の半導体チップと電気的に接続しておくこともできる。このようにすると、DRAMモジュールの機能を拡張したり、パッケージ2の入力インピーダンスを向上させたり、出力のドライバー能力を向上させたりすることがマザーソケットを交換するだけで容易に実現できる。また、マザーソケット内の半導体チップに、パッケージ2に封止された半導体チップ(M)の不良メモリを救済する冗長機能を持たせることにより、DRAMモジュールの製造歩留りを大幅に向上させることができる。図104は、半導体チップを搭載する場合に使用するマザーソケット49の斜視図である。また、図105は、このマザーソケット49の上に前記実施例1または実施例2のパッケージ2を搭載したDRAMモジュールの斜視図である。
【0276】
前記実施例では、本発明をDRAMモジュールに適用した場合について説明したが、本発明のモジュール構造は、SRAMやフラッシュメモリのような他のメモリを使ったモジュール、あるいはメモリチップとロジックチップとを混載したモジュールなどに適用することもできる。
【0277】
また、本発明のメモリモジュールは、パッケージを搭載するマザーソケットを交換するだけで、フラットパッケージ、ピッグリッドアレイなど、種々の品種展開が容易に実現可能である。
【0278】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【0279】
(1).本発明によれば、複数の半導体チップを一括してパッケージに封止することにより、半導体チップを1個ずつ樹脂封止したTSOPのようなLSIパッケージを何層か積み重ねて構成したモジュールに比べて外形寸法を大幅に縮小することができる。また、パッケージから引き出したアウターリードとソケットのリードを交差させて接続することにより、マトリクス状の放熱経路が形成され、パッケージの中心部の熱を速やかに外部に放散させることができる。また、パッケージの側面からアウターリードを引き出して板バネ構造としているので、積層されたリードフレームの隙間に充填される樹脂の縦方向の伸縮を緩和することができる。
【0280】
これにより、小型・高性能のマルチチップ・モジュールを実現することができる。
【0281】
(2).本発明によれば、リードフレームのそれぞれを個別に設計し、データピンの配置をそれぞれのリードフレームで変えることにより、積層したリードフレーム間を直接接続することができるのパッケージを小型化することができる。
【0282】
(3).本発明によれば、所定数のリードフレームを一つの組みリードフレームとして、同一工程で一括パターニングして形成することにより、寸法精度の揃った一連のリードフレームが得られるので、マルチチップ・モジュールの小型化を促進することができる。
【0283】
(4).本発明によれば、モールドライン上に絶縁テープを接合したテープダム方式のリードフレームを用いることにより、モールド工程の直前にテスティング、選別、エージングを行うことができるので、マルチチップ・モジュールの製造歩留りを向上させることができる。
【0284】
(5).本発明によれば、リードフレームのそれぞれに一対のフローティングゲート孔を設けることより、金型内の樹脂の流れを均一化することができるので、パッケージの信頼性・製造歩留りが向上する。
【0285】
(6).本発明によれば、リードフレームのそれぞれの枠部に、リードフレームごとに異なるパターンのインデックス孔を設けることにより、量産時にリードフレームの層番号識別を自動的に読み取り、リードフレームが正しい順序で積層されているか否かを容易に判定することができるので、パッケージの製造歩留り・スループットを向上させることができる。
【0286】
(7).本発明によれば、リードフレームのそれぞれにハーフエッチラインを設けることにより、モールド後、パッケージの外部に露出しているリードフレームの不要箇所の切断、除去が容易になり、パッケージの製造歩留り・スループットを向上させることができる。
【0287】
(8).本発明によれば、リードフレームにコンデンサを搭載することにより、半導体チップに給電する際の電源インピーダンスを低減することができるので、大電流の給電が可能となる。
【0288】
(9).本発明によれば、パッケージの内部にダミーのリードフレームを収容することにより、リードとアウターリードの接合強度を向上させることができる。また、パッケージの放熱経路が増えるので、その熱抵抗を小さくすることもできる。さらに、ダミーのリードフレームをパッケージ内の配線接続として利用することができる。
【0289】
(10). 本発明によれば、ソケットのリードをパッケージの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数の導電材料で構成することにより、パッケージの垂直方向と水平方向との間に生じる異方的な熱膨張に起因する熱応力ストレスを低減することができるので、マルチチップ・モジュールの信頼性が向上する。
【0290】
(11). 本発明によれば、ソケットのリードを前記ソケットの対向する2辺に沿って2列ずつ配置することにより、多ビットモジュールに対応したソケットが得られる。
【0291】
(12). 本発明によれば、パッケージに放熱フィンを装着することにより、冷却効率の高いマルチチップ・モジュールが得られる。
【0292】
(13). 本発明によれば、リードフレームにリード・オン・チップ方式で半導体チップを搭載することにより、リードフレームの層間を薄くすることができ、パッケージの小型化、低熱抵抗化を実現することができる。
【0293】
(14). 本発明によれば、リードフレームのそれぞれに搭載された半導体チップの中心を樹脂パッケージの中心よりもリードフレームのデータピン側に配置することにより、データピンの引き回しを低減することができるので、パッケージの小型化を実現することができる。
【0294】
(15). 本発明によれば、パッケージの内部にダミーチップを収容することにより、パッケージのモールド時の樹脂の流れを均一にすることができるので、マルチチップ・モジュールの信頼性が向上する。
【0295】
(16). 本発明によれば、リードフレームの一部を、他のリードフレームに対して水平面内で180度反転して配置することにより、リードフレームのデータピンが一方向に集中するのを防止することができるので、リードの引き回しが容易となり、リードフレームを小型化することができる。
【0296】
(17). 本発明によれば、所定数のリードフレームのうち、反転して配置されるリードフレームと他のリードフレームとが、反転軸に対して対称のリードパターンを有していることにより、リードフレームの品種が半減でき、その製造コストを低減することができる。また、エージングの品種を少なくすることができる。
【0297】
(18).本発明によれば、ソケット内に種々の機能を持たせた半導体チップを内蔵しておくことにより、マルチチップ・モジュールの機能拡張、入出力特性の改善、メモリの欠陥救済などを容易に実現することができる。
【0298】
(19). 本発明によれば、上型および下型と、所定数のリードフレームのそれぞれの隙間に挿入され、それぞれが2分割可能な所定数の可動金型とで構成される金型とを用いて所定数のリードフレームを一括封止することにより、パッケージを簡単に金型から離型することができるので、パッケージの製造歩留り・スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの前方斜視図である。
【図2】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの後方斜視図である。
【図3】本発明の一実施例であるDRAMモジュールのパッケージの前方斜視図である。
【図4】本発明の一実施例であるDRAMモジュールのマザーソケットの前方斜視図である。
【図5】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの等価回路図である。
【図6】半導体チップのパッドレイアウトを示す平面図である。
【図7】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図8】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図9】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図10】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図11】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図12】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図13】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図14】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図15】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図16】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームのピン配列を示す平面図である。
【図17】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いる入れ子金型の斜視図である。
【図18】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いる入れ子金型の斜視図である。
【図19】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いる入れ子金型の分解斜視図である。
【図20】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いる入れ子金型の分解斜視図である。
【図21】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いる可動金型の平面図(a) および側面図(b) である。
【図22】本発明の他の実施例であるDRAMモジュールの前方斜視図である。
【図23】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図24】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図25】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図26】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図27】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図28】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図29】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図30】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図31】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図32】金型内部の樹脂の流動を模式的に示す斜視図である。
【図33】マザーソケットの製造に用いる金型の一対の可動金型を示す斜視図である。
【図34】マザーソケットの製造に用いる金型の一対の中央金型を示す斜視図である。
【図35】マザーソケットの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図36】マザーソケットの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図37】マザーソケットの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図38】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図39】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図40】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図41】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図42】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図43】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図44】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図45】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図46】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図47】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図48】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの全体平面図である。
【図49】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図50】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図51】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの等価回路図である。
【図52】本発明の一実施例であるDRAMモジュールのピン配列を示す平面図である。
【図53】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図54】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図55】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図56】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図57】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図58】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図59】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図60】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図61】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図62】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図63】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図64】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図65】本発明の一実施例であるDRAMモジュールのマザーソケットの斜視図である。
【図66】マザーソケットの上面のピン配列を示す平面図である。
【図67】マザーソケット用リードフレームの平面図である。
【図68】マザーソケット用リードフレームの平面図である。
【図69】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの斜視図である。
【図70】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの斜視図である。
【図71】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの斜視図である。
【図72】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの斜視図である。
【図73】本発明の一実施例であるDRAMモジュールに装着される放熱フィンの側面図である。
【図74】本発明の一実施例であるDRAMモジュールに装着される放熱フィンの斜視図である。
【図75】本発明の一実施例であるDRAMモジュールに装着される放熱フィンの斜視図である。
【図76】本発明の一実施例であるDRAMモジュールの等価回路図である。
【図77】本発明の他の実施例であるDRAMモジュールの前方斜視図である。
【図78】リードとパッケージのアウターリードの接続方法を示す斜視図である。
【図79】下端部をJ型に成形したリードを示す斜視図である。
【図80】本発明の他の実施例であるDRAMモジュールの下方斜視図である。
【図81】パッケージの底部に窪みを形成する従来方法を示す断面図(a) および下面図(b) である。
【図82】パッケージの底部に窪みを形成する本発明方法を示す断面図(a) および下面図(b) である。
【図83】可動金型の側面図(a),(b),(c) 、(b) に示す可動金型の平面図(d),(e) および可動金型に設けたゲート孔の平面図(f) である。
【図84】可動金型に設けたゲート孔の平面図(a) および断面図(b) である。
【図85】 (a),(b) は可動金型の製造方法を示す斜視図である。
【図86】積層モジュール型のパッケージを積層方向に2個取りする金型システムの構成図である。
【図87】金型のゲート孔およびダミーキャビティの平面図(a) 、斜視図(b) および(b) のY−Y’方向の断面図(c) である。
【図88】可動金型のゲート孔と金型のゲート孔の位置関係を示す平面図(a) および拡大平面図(b),(c) である。
【図89】スリットゲートの拡大斜視図(a) およびピンゲートの拡大斜視図(b) である。
【図90】垂直方向にゲートを持つモールド装置の概略構成図である。
【図91】図90に示すモールド装置の離型方法を説明する斜視図である。
【図92】アウターリードに接続されたリードの半田フィレットを示す側面図(a) および斜視図(b) である。
【図93】 (a),(b),(c) はアウターリードの変形例を示す拡大平面図である。
【図94】リードをアウターリードに圧入する方法を示す説明図である。
【図95】リードの変形例を示す拡大斜視図である。
【図96】リードの変形例を示す拡大斜視図である。
【図97】本発明の他の実施例であるDRAMモジュールの下方斜視図である。
【図98】本発明の他の実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図99】本発明の他の実施例であるDRAMモジュールの製造に用いるリードフレームの平面図である。
【図100】本発明の他の実施例であるDRAMモジュールの等価回路図である。
【図101】マザーソケットのリードとパッケージのアウターリードの接続方法を示す平面図(a) および側面図(b) である。
【図102】マザーソケットのリードとパッケージのアウターリードの接続方法を示す平面図(a) および側面図(b) である。
【図103】マザーソケットのリードとパッケージのアウターリードの接続方法を示す斜視図である。
【図104】本発明の他の実施例であるDRAMモジュールのマザーソケットの前方斜視図である。
【図105】本発明の他の実施例であるDRAMモジュールの前方斜視図である。
【符号の説明】
1 DRAMモジュール
2 パッケージ
3 マザーソケット
4 絶縁テープ
5 ワイヤ
6 アウターリード
7 リード
8 開孔
10 入れ子金型
11 上型
12 下型
13 可動金型
14 モールド用ゲート孔
15 ゲート
16 ゲート
17 インデックス孔
18 インデックス孔
19 ハーフエッチライン
20 マザーソケット用リードフレーム
21L 可動金型
21R 可動金型
22 中央金型
23L マザーソケット用リードフレーム
23R マザーソケット用リードフレーム
24 絶縁テープ
26 センタ孔
30 ボンディングパッド
31 デカップリングコンデンサ
40 DRAMモジュール
41 放熱フィン
44 開孔
45 ゲートライン
46 ゲートライン
47 ガイドピン
48 開孔
49 マザーソケット
50 偏平部
51 偏平部
52 偏平部
53 パッケージ
54 窪み
55 溝
56 可動金型
56a 可動金型
56b 可動金型
56c 可動金型
57 キャビティ
58 キャビティ
59 ガイドピン孔
59a ガイドピン
60 ガイドピン孔
60a ガイドピン
61 ゲート孔
62 ゲート孔
67 接続部
68 ブロック
69 可動金型
70 カットライン
71 金型
72 金型
73 金型
74 金型
75 金型
76 ゲート孔
77 ダミーキャビティ
78 リードフレーム
79 半導体チップ
80 キイ溝
80A キャビティ
80B キャビティ
81 キャビティ
82 スリットゲート
83 ピンゲート
84 領域
85a ポット
85b プランジャ
87 カル部
87a 樹脂
88 金型
89 可動金型
90 Oリング
91 孔
93 半田フィレット
94 厚み部
95 金属ワイヤ径
96 溝
97 案内部
98 スリット
99 圧入治具
99a 断面
101 矢印
101a 角柱
101b 押さえ治具
101c 押さえ治具
102 矢印
103 リードフレーム
105 最下端
107 フラットリード
108 積層プリント基板
109 貫通端子孔
110 ピン
111a〜111i 端子
112 溝
113 タイバー
114 タイバー
115 ハーフエッチング溝
M,M0 〜M11 半導体チップ
S,S0 〜S9 リードフレーム
T,T0 〜T9 リードフレーム
L1 〜L12 リードフレーム
PL パーティングライン[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a technology effective when applied to a semiconductor integrated circuit device having a small and high performance multichip module.
[0002]
[Prior art]
A memory module represented by a single in-line memory module (SIMM) is widely used as a semiconductor memory mounted on an engineering workstation (EWS) or a computer.
[0003]
In SIMM, a semiconductor chip on which a memory LSI such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) or SRAM (Static Random Access Memory) is normally formed is sealed in an LSI package such as SOJ (Small Out-line J-leaded Package). A plurality of these are mounted on one side or both sides of a printed wiring board.
[0004]
However, recent EWS and parallel processing computers require a large capacity memory (RAM) to process a large amount of data at high speed. Therefore, in order to cope with this, a three-dimensional technology of the memory module has been studied. This is because, in a method of mounting an LSI package on a printed wiring board in a two-dimensional manner like a conventional SIMM, the size of the printed wiring board is remarkably increased as the memory capacity increases. .
[0005]
As a specific example of the three-dimensional memory module, for example, several layers of ultra-thin LSI packages such as TSOP (Thin Small Out-line Package) are stacked and printed circuit boards are arranged on both side walls, and the leads of each TSOP are arranged. A structure held by this side substrate (Industry Research Committee, published on September 1, 1993, “Electronic Materials” p.33 to p.39) is known.
[0006]
According to this type of three-dimensional memory module, a larger number of LSI packages can be mounted on a printed wiring board having the same area, so that a small and large capacity memory module can be realized. Further, since the wiring length for connecting the packages can be shortened as compared with the case where the LSI package is mounted on the printed wiring board in a plane, there is a great advantage in terms of speeding up.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, a three-dimensional memory module having a conventional structure in which ultrathin LSI packages such as TSOP are stacked is difficult to achieve both miniaturization of the module and reduction of the thermal resistance of the package.
[0008]
That is, when LSI packages such as TSOP are stacked, the resin thickness between the upper and lower semiconductor chips is doubled, and the thermal resistance of the package is increased. Therefore, in order to reduce this thermal resistance, an appropriate gap must be provided between the packages, so that the external dimensions in the vertical direction of the module are increased.
[0009]
An effective means for reducing the size of the three-dimensional memory module is to collectively seal a plurality of semiconductor chips in one package. In this case, the thickness of the resin filled between the upper and lower semiconductor chips is reduced, so that not only the vertical dimension of the package is reduced, but also the thermal resistance of the package is reduced.
[0010]
However, it is not possible to obtain a highly reliable memory module by simply collectively sealing a plurality of semiconductor chips in one package.
[0011]
That is, when a plurality of semiconductor chips are collectively sealed in one package, the temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the package becomes large, and it is expected that a large thermal stress is generated inside the package. Therefore, it is indispensable to design a structure for quickly radiating the heat at the center of the package to the outside.
[0012]
Further, when a plurality of semiconductor chips are collectively sealed in one package, there is a problem of how to perform testing, sorting, aging, and the like.
[0013]
That is, a module in which a plurality of semiconductor chips are collectively sealed in one package cannot be replaced even if any semiconductor chip is found to be defective after the package is sealed. Therefore, in order to improve the module manufacturing yield, whether or not all semiconductor chips operate normally immediately after the step of sealing the semiconductor chips after mounting the semiconductor chips on the lead frame and performing wire bonding. It is necessary to perform testing, selection, and aging to confirm the above. However, the lead frame before the sealing process is in a state in which all the leads are electrically connected via the tie bars, and thus cannot be tested, sorted, or aged as it is.
[0014]
Further, when a plurality of semiconductor chips are collectively sealed in one package, the yield of the sealing process and the throughput are also problems.
[0015]
Normally, LSI packages such as TSOP are molded by the insert mold method in which a lead frame is sandwiched between an upper mold and a lower mold and resin is injected into the gap. In the case of collective sealing, it is difficult to release the package with a conventional mold composed of an upper mold and a lower mold, and it is necessary to take measures against it. In addition, since it is difficult for the resin to flow into the gap between the overlapping lead frames and voids (voids) are easily generated, measures to prevent this are also necessary.
[0016]
In the conventional three-dimensional memory module, all semiconductor chips are mounted on a lead frame having the same pin arrangement. However, since the connection of data pins differs for each semiconductor chip, the use of lead frames having the same pin arrangement cannot simply connect the lead frames in the vertical direction. Therefore, for example, as in the memory module described in the above-mentioned document, measures such as arranging printed wiring boards on both side walls of the stacked LSI package are required, and downsizing of the module is restricted.
[0017]
Furthermore, it is difficult for the three-dimensional memory module having the conventional structure to cope with the multi-bit configuration. That is, for example, a multi-bit product with a wide data width such as a 36-bit memory module has a large number of data lines, so it is difficult to design a small lead frame, and the package size and bonding wire length must be long. . Therefore, it is difficult to mount a multi-bit product on a small memory module with the prior art.
[0018]
An object of the present invention is to provide a small and high performance multichip module and a manufacturing technique thereof.
[0019]
Another object of the present invention is to provide a technology capable of providing a small and high performance multichip module at low cost.
[0020]
Another object of the present invention is to provide a technique capable of downsizing a multichip module on which a multi-bit product is mounted.
[0021]
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be described as follows.
[0023]
(1) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a resin package in which a predetermined number of lead frames on which semiconductor chips are mounted are stacked and sealed together, mounted in a socket, and an outer portion of the lead frame drawn out from the resin package. A multichip module in which a lead and the lead of the socket extending in a direction intersecting with a direction in which the outer lead extends are electrically connected.
[0024]
(2) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the multichip module according to (1), wherein each of the predetermined number of lead frames is individually designed, and the arrangement of data pins is changed for each lead frame. It is.
[0025]
(3) The semiconductor integrated circuit device of the present invention is the multichip module according to (1), wherein the predetermined number of lead frames are formed as a single assembly lead frame by batch patterning in the same process.
[0026]
(4) The semiconductor integrated circuit device of the present invention uses a tape dam type lead frame in which engineering plastic or insulating tape is formed on a mold line in the multichip module of (1).
[0027]
(5). A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the multichip module according to (1), wherein a pair of molding gate holes are provided in each of the predetermined number of lead frames.
[0028]
(6) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is such that in the multichip module of (1), an index hole having a different pattern for each lead frame is provided in each frame portion of the predetermined number of lead frames. .
[0029]
(7) The semiconductor integrated circuit device of the present invention is the multichip module of (1), wherein a half-etch line is provided in each of the predetermined number of lead frames.
[0030]
(8) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a capacitor mounted on each of the predetermined number of lead frames in the multichip module of (1).
[0031]
(9) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a multichip module according to (1) in which a dummy lead frame is accommodated in the resin package.
[0032]
(10). The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the multichip module according to (1), wherein the lead of the socket is made of a conductive material having a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the resin package. is there.
[0033]
(11) The semiconductor integrated circuit device of the present invention is the multichip module according to (1), wherein the leads of the socket are arranged in two rows along two opposite sides of the socket.
[0034]
(12) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a multichip module according to (1), wherein a heat radiating fin is attached to the resin package.
[0035]
(13) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a multichip module according to (1), wherein a semiconductor chip is mounted on the predetermined number of lead frames by a lead-on-chip method.
[0036]
(14). The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the multichip module according to (1), wherein the center of the semiconductor chip mounted on each of the predetermined number of lead frames is set to be data of the lead frame rather than the center of the resin package. It is arranged on the pin side.
[0037]
(15). The semiconductor integrated circuit device of the present invention is a multichip module according to (14) in which a dummy chip is accommodated in a resin package.
[0038]
(16). A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the multichip module according to (1), wherein a part of the predetermined number of lead frames is inverted 180 degrees in a horizontal plane with respect to other lead frames. To do.
[0039]
(17). In the semiconductor integrated circuit device according to the above (16), in the multichip module according to (16), among the predetermined number of lead frames, the lead frame arranged to be reversed and another lead frame are reversed. It has a symmetric lead pattern with respect to the axis.
[0040]
(18) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the multichip module according to the above (1), in which a semiconductor chip electrically connected to a semiconductor chip in the resin package is mounted on the socket.
[0041]
(19). The semiconductor integrated circuit device of the present invention is the multichip module according to (1), wherein each of the semiconductor chips encapsulated in the resin package has a multi-bit input / output terminal and a front end. The resin package includes a predetermined number of input / outputs that are electrically connected to the lead frame throughout the semiconductor chip, including defective terminals that are not electrically connected to the lead frame in a part of the output terminals It constitutes a terminal.
[0042]
(20). The semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes an outer lead of the lead frame drawn from a resin package in which a predetermined number of lead frames on which semiconductor chips are mounted are stacked and collectively sealed, and the extension of the outer leads And a lead that extends in a direction intersecting the direction to be crossed, and a lower end portion of the lead is formed into a J shape to constitute an external terminal of the resin package.
[0043]
(21). The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is inserted into a gap between each of the upper die and the lower die and the predetermined number of lead frames when the multichip module of (1) or (20) is manufactured. Then, the predetermined number of lead frames are collectively sealed using a mold constituted by a predetermined number of movable molds, each of which can be divided into two.
[0044]
[Action]
According to the above means (1), since a plurality of semiconductor chips are collectively sealed in a package, a module constructed by stacking several layers of LSI packages such as TSOP in which semiconductor chips are sealed with a resin one by one Compared to the above, the outer dimensions can be greatly reduced.
[0045]
Further, by connecting the outer leads drawn out from the package and the leads of the socket so as to intersect with each other, a matrix-like heat dissipation path is formed, and the heat at the center of the package can be quickly dissipated to the outside.
[0046]
Further, since the outer leads are drawn out from the side surfaces of the package to form a leaf spring structure, the expansion and contraction of the resin filled in the gaps between the stacked lead frames can be reduced.
[0047]
According to the above means (2), the stacked lead frames can be directly connected by changing the arrangement of the data pins for each lead frame.
[0048]
According to the above means (3), a series of lead frames with uniform dimensional accuracy can be obtained by forming a predetermined number of lead frames as one set of lead frames by batch patterning in the same process.
[0049]
According to the above means (4), the metal part holding the lead is cut after the wire bonding process by using a tape dam type lead frame in which engineering plastic or insulating tape is formed on the mold line. As a result, each lead can be brought into an electrically floating state, so that testing, sorting, and aging can be performed immediately before the molding step.
[0050]
According to the above means (5), by providing a pair of mold gate holes in each of the lead frames, when the lead frames are stacked and mounted on the mold, the lead frames are vertically penetrated into the mold. Therefore, the resin injected from one gate quickly fills the cavity through the one gate line, resulting in non-uniform resin content such as voids generated inside the mold. Flows out from the opposite gate through the other gate line.
[0051]
According to the means (6) described above, by providing an index hole of a different pattern for each lead frame in each frame portion of the lead frame, the lead frame layer number identification is automatically read during mass production, It can be easily determined whether or not they are stacked in the correct order.
[0052]
According to the above means (7), by providing a half-etch line in each lead frame, it becomes easy to cut and remove unnecessary portions of the lead frame exposed to the outside of the package after molding.
[0053]
According to the above means (8), by mounting the capacitor on the lead frame, it is possible to reduce the power supply impedance when power is supplied to the semiconductor chip, so that a large current can be supplied.
[0054]
According to the above means (9), the bonding strength between the lead and the outer lead can be improved by pulling out the outer lead of the dummy lead frame from the package and connecting it to the lead of the socket. Moreover, since the heat dissipation path of the package is increased, the thermal resistance can be reduced. Furthermore, a dummy lead frame can be used as a wiring connection in the package.
[0055]
According to the above means (10), since the lead of the socket is made of a conductive material having a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the package, the lead can follow the vertical expansion and contraction of the package. Thermal stress stress caused by anisotropic thermal expansion occurring between the vertical direction and the horizontal direction can be reduced.
[0056]
According to the means (11) described above, the socket corresponding to the multi-bit module can be obtained by arranging the socket leads in two rows along two opposing sides.
[0057]
According to the above means (12), a multi-chip module with high cooling efficiency can be obtained by mounting the radiation fins on the package.
[0058]
According to the above means (13), by mounting the semiconductor chip on the lead frame by the lead-on-chip method, the interlayer of the lead frame can be thinned, and the package can be downsized and the thermal resistance can be reduced. be able to. Also, as in the above means (16), when some lead frames are reversed 180 degrees in the horizontal plane with respect to other lead frames, the bonding pads are reversed to the lead frame when placed in reverse. The wire drawing direction can be easily reversed as necessary. This is particularly effective for sharing power supply lines.
[0059]
According to the above means (14), by shifting the center of the semiconductor chip to the data pin side of the lead frame, a sufficient data area can be secured and the routing of the data pin can be reduced.
[0060]
According to the above means (15), by accommodating the dummy chip inside the package, the resin flow during molding can be made uniform even when the semiconductor chip is shifted to the data pin side. . Further, since the resin amount of the entire package can be made uniform, the residual stress of the package can be reduced.
[0061]
According to the means (16) described above, by arranging a part of the lead frame to be inverted 180 degrees in the horizontal plane with respect to the other lead frames, the data pins of the lead frame are concentrated in one direction. Therefore, the lead can be easily routed and the lead frame can be downsized.
[0062]
According to the above means (17), since the number of types of lead frames is half, the manufacturing cost of the lead frames can be reduced. In addition, aging varieties can be reduced.
[0063]
According to the above means (18), by providing various functions to the semiconductor chip mounted on the socket, it is easy to expand the functions of the multichip module, improve the input / output characteristics, repair defects, etc. can do.
[0064]
According to the above means (19), only normal input / output terminals of a multi-bit semiconductor chip including a defective terminal as a part of the input / output terminals are selectively bonded to the lead frame, whereby normal input / output is performed. A multi-bit multichip module having terminals can be obtained.
[0065]
According to the above means (20), since the lead of the resin package can be directly connected to the printed circuit board, the socket of means (1) is not required, and the cost of the multichip module is reduced by reducing the number of parts. And downsizing of the outer dimensions can be realized.
[0066]
According to the above means (21), after molding, the package can be easily released from the mold by dividing each movable mold into left and right parts.
[0067]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0068]
(Example 1)
1 is a front perspective view of a DRAM module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a rear perspective view of the DRAM module, FIG. 3 is a front perspective view of a package of the DRAM module, and FIG. FIG. 5 is a front perspective view of the mother socket of the DRAM module, and FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the DRAM module.
[0069]
As shown in FIGS. 1 to 4, the
[0070]
Inside the
[0071]
Nine semiconductor chips (M 0 ~ M 8 ), A CMOS-DRAM having a large capacity of 16 megabits Mbit and having a configuration of [16777216 words × 1 bit] is formed. These nine semiconductor chips (M 0 ~ M 8 ) Are connected to form a DRAM module having a [16777216 words × 9 bits] configuration as shown in FIG.
[0072]
FIG. 6 is a plan view showing a pad layout of a semiconductor chip (M) on which the 16 megabit Mbit DRAM is formed. This semiconductor chip (M) is configured to switch between the [4194304 words × 4 bits] mode and the [16777216 words × 1 bit] mode by a bonding option, and as in this embodiment, [16777216 words × 1 bit]. When operating in the mode, the FP2 pad is shorted to Vss (GND). In order to prevent an increase in the number of pins, Din and Dout shown in FIG. 5 may be internally connected to the same lead during wire bonding.
[0073]
Semiconductor chip (M 0 ~
[0074]
The 9 lead frames (S 1 ~ S 9 ) Is the lead frame (S 1 ) Is arranged on the lowermost layer of the
[0075]
FIG. 16 shows the lowermost lead frame (S) on which the semiconductor chip (M) is mounted. 1 ). The semiconductor chip (M) is mounted on the lead frame (S) by the LOC (Lead On Chip) method using the insulating
[0076]
The insulating
[0077]
FIG. 16 shows a lead frame (S 1 ) Pins (pins 1 to 32) are shown. Although only the used pad is shown in the figure, Dout is the IO3 pad shown in FIG. 6 and Din is the Din pad, which are internally connected to the
[0078]
The structure of the
[0079]
The
[0080]
As shown in FIG. 3, the above-described nine lead frames (S 1 ~ S 9 ) Of each
[0081]
Of the outer leads 6 drawn from the
[0082]
As shown in FIG. 4, in the
[0083]
In order to mount the
[0084]
The
[0085]
In the
[0086]
In the above description, the outer leads 6 constituting the data pins are connected to the respective lead frames (S 1 ~ S 9 ), But it is also possible to draw out dummy leads that are not electrically connected. The actual example is the ninth outer lead 6 (pin 25) from the front left side of the
[0087]
By pulling out such dummy leads from the
[0088]
Further, the
[0089]
In addition, the
[0090]
Next, a method for manufacturing the
[0091]
17 is a perspective view of a nested mold used for molding the
[0092]
An LSI package such as TSOP is formed by an insert mold method in which a lead frame is sandwiched between an upper mold and a lower mold and resin is injected into the gap, but like the
[0093]
Therefore, in this embodiment, molding is performed using a mold having a detachable nesting mold as shown in FIG. 17 connected to a resin runner in a part of a mold for injecting resin. The
[0094]
By using the nested
[0095]
The thickness of the
[0096]
The lead frame (S) has a thickness of 0.1 mm, and the upper and lower ends of the
[0097]
The size of the package 2 (7.27 mm) is about 27% smaller than the case where nine TSOPs having a thickness of 1.1 mm are stacked without gaps (1.1 mm × 9 = 9.9 mm), for example. When TSOP is actually stacked, it is necessary to provide a gap of about 1 mm between the packages in consideration of heat dissipation, so that (1.1 mm × 9) + (1 mm × 8) = 18 mm. Therefore, the outer diameter of the
[0098]
In this way, by forming the
[0099]
The
[0100]
For example, the loop height of the
[0101]
Further, when the connection between the semiconductor chip (M) and the lead frame (S) is changed from the wire bonding method to the bump electrode method, it is not necessary to consider the loop height of the
[0102]
When the thickness per lead frame (S) is reduced in this way, the back surface of the upper semiconductor chip (M) and the
[0103]
FIG. 22 shows a
[0104]
Next, an improved lead frame structure for further improving the yield and throughput of the molding process of the
[0105]
The lead frame (S 1 ~ S 9 ) Are laminated and molded together, if the epoxy resin used has a high viscosity, the superimposed lead frame (S 1 ~ S 9 ), It is difficult for the resin to flow into the gaps, and voids (voids) are easily generated in the gaps.
[0106]
As a countermeasure, a lead frame (S 1 ~ S 9 ). These lead frames (S 1 ~ S 9 ) Is the lead frame (S) shown in FIGS. 1 ~ S 9 ), Each has a individually designed lead pattern (pin arrangement), but one
[0107]
By providing these mold gate holes 14, a lead frame (S 1 ~ S 9 ) And are mounted on the
[0108]
Thus, the lead frame (S 1 ~ S 9 ), The overlapping lead frames (S 1 ~ S 9 ) Can sufficiently flow into the gap, and a problem that a void is generated in the gap or the like can be prevented, so that the yield of the sealing process of the
[0109]
Further, the lead frame (S 1 ~ S 9 ) Is provided with an
[0110]
Further, the lead frame (S 1 ~ S 9 ) Are provided with index holes 18 having different patterns for each lead frame (S) at the end of the frame portion in the long side direction of each lead frame (S). By providing an
[0111]
Further, the lead frame (S 1 ~ S 9 ) Is provided with a
[0112]
Further, the lead frame (S 1 ~ S 9 ) Is provided with a half-
[0113]
Next, the structure and manufacturing method of the
[0114]
The mold used for forming the
[0115]
The mother
[0116]
The
[0117]
Further, when a plurality of semiconductor chips (M) are collectively sealed in one
[0118]
As a countermeasure, the
[0119]
In addition, the lead frame (S shown in FIGS. 7 to 15 and FIGS. 23 to 31 is used. 1 ~ S 9 ), Each lead frame (S 1 ~ S 9 ) Is in a state in which all the leads are electrically connected through the metal tie bars, so that in this state, all the semiconductor chips (M) are normally operated immediately before the step of sealing the semiconductor chip (M). Testing, sorting, and aging to confirm whether or not it works can not be performed.
[0120]
As a countermeasure, a lead frame (S of metal tie bar structure as shown in FIGS. 7 to 15 and FIGS. 23 to 31 is used. 1 ~ S 9 38), a tape dam type lead frame (T) in which an insulating
[0121]
Nine tape dam type lead frames (T) used in the
[0122]
In this way, the tape dam type lead frame (T 1 ~ T 9 ), The semiconductor chip (M 0 ~ M 8 ) Lead frame (T 1 ~ T 9 ) And wire bonding, all semiconductor chips (M 0 ~ M 8 Therefore, it is possible to check whether or not the device operates normally, so that the manufacturing yield of the
[0123]
A lead frame (S) used in the
[0124]
As a countermeasure, 9 lead frames (S 1 ~ S 9 Or T 1 ~ T 9 When these are manufactured as a single assembly lead frame, they are batch-etched in the same process. As a result, nine lead frames (S 1 ~ S 9 Or T 1 ~ T 9 ) Can be superimposed with high dimensional accuracy. 48 shows the nine lead frames (S) shown in FIGS. 1 ~ S 9 ) Is created as one set lead frame.
[0125]
As an example, the
[0126]
In such a case, the lead frame (S 0 ) (An example of a metal tie bar structure) and a lead frame (T 0 ) As in (Example of insulation tie bar structure), a
[0127]
In this way, the outer lead of the dummy lead frame can be pulled out from the
[0128]
(Example 2)
This embodiment is applied to a DRAM module having a multi-bit configuration with a wide data width such as x36 bits.
[0129]
In order to realize a DRAM module having a multi-bit configuration, for example, a DRAM module having a configuration of [4194304 words × 9 bits] is created by using nine 4-megabit DRAM chips configured as (1) [4194304 words × 1 bit]. Are mounted on a SIMM printed circuit board. (2) Four DRAM modules with a configuration of [4194304 words × 8 bits] using eight 4 megabit DRAM chips with a configuration of [4194304 words × 1 bit], and a 4 megabit DRAM chip with a configuration of [4194304 words × 1 bit] 4 sealed SOJs are mounted on a printed wiring board of SIMM. (3) Four DRAM modules with a configuration of [4194304 words × 8 bits] using eight 4 megabit DRAM chips with a configuration of [4194304 words × 1 bit], and 4 dedicated CAS / 2 RAS dedicated parity A method of mounting one SOJ encapsulating a 16 megabit DRAM chip having a configuration of [4194304 words × 4 bits] on a SIMM printed wiring board is conceivable.
[0130]
According to this method, for example, nine 16 megabit DRAMs having a configuration of [16777216 words × 1 bit] are stacked to produce a DRAM module as in the first embodiment, and four of these are mounted on a SIMM printed wiring board. As a result, a DRAM module having a configuration of [16777216 words × 36 bits] can be realized.
[0131]
However, in the above method, since a large number of DRAM modules must be mounted on the printed wiring board of the SIMM, the mounting density decreases. Therefore, for example, when realizing a DRAM module having a [4194304 word × 36 bits] configuration, nine 16 megabit DRAM chips having a [4194304 word × 4 bits] configuration are stacked to form a DRAM module as in the first embodiment. If possible, only one DRAM module needs to be mounted on the printed wiring board of the SIMM, so that the mounting density can be greatly improved.
[0132]
However, since a multi-bit DRAM module has many data lines, simply stacking semiconductor chips concentrates data pins in the same direction, making layout of the lead frame difficult. For example, in the case of a DRAM module having a × 36 bit configuration, when pins are pulled out in a dual in-line manner, the number of rows becomes 18 pins × 2 rows. However, the bonding pad region of the semiconductor chip corresponding to this, that is, the region where the four pads IO0 to IO3 shown in FIG. 6 are arranged is very small. Therefore, the lead routing becomes very long, and the size of the lead frame and thus the package for sealing the lead frame increases.
[0133]
In the following, a method for solving the above-described problems and realizing a small and high-performance DRAM module having a multi-bit configuration is formed by stacking 12 DRAM chips having a configuration of [4194304 words × 4 bits] and a configuration of the × 36 bits shown in FIG. A method for equivalently realizing the DRAM module will be described as an example. In FIG. 51, eight semiconductor chips (D 0 ~ D 7 ) Is a 16 megabit DRAM chip having a configuration of [4194304 words × 4 bits], four semiconductor chips (M 0 ~ M Three ) Is a 4 megabit DRAM chip having a configuration of [4194304 words × 1 bit].
[0134]
Here, in order to simplify the description, a 4 megabit DRAM chip (M4) configured as [4194304 words × 1 bit] shown in FIG. 0 ~ M Three In the following, a case where only one bit of a 16 megabit DRAM chip having a [4194304 word × 4 bits] configuration is used will be described. This will be described with reference to a 4 megabit DRAM chip having a [4194304 word × 1 bit] configuration (M 0 ~ M Three It is easy to change the layout.
[0135]
First, in this embodiment, when twelve 16 megabit DRAM chips having a configuration of [4194304 words × 4 bits] are used, the pins are arranged in a dual inline structure with two rows on one side. Also, in this embodiment, when lead frames having semiconductor chips are stacked and sealed in a package, some lead frames are inverted 180 degrees in a horizontal plane and mounted on the inverted lead frame. The pads of the semiconductor chip and the pads of the semiconductor chip mounted on the non-inverted lead frame are arranged in opposite directions around the inversion axis. Furthermore, in this embodiment, the 12 semiconductor chips are divided into two packages, and six of them are collectively sealed, and the two packages are stacked and mounted on the mother socket.
[0136]
FIG. 52 is a pin array of the
[0137]
Vcc is arranged on
[0138]
That is,
[0139]
12 lead frames (L 1 ~ L 12 ) Layouts are shown in FIGS. In these drawings, the outline of the
[0140]
As shown in FIG. 53, the external dimensions of the
[0141]
The 12 lead frames (L 1 ~ L 12 ) Of the lead frame (L 1 ~ L Three ) And the lead frame (L Four ~ L 6 ), And the lead frame (L 7 ~ L 9 ) And the lead frame (L Ten ~ L 12 ) Are arranged so that they are reversed 180 degrees from each other in the horizontal plane.
[0142]
Thus, the
[0143]
The 12 lead frames (L 1 ~ L 12 ), The lead frame (L) arranged in an inverted manner and the other lead frame (L) have lead patterns that are symmetrical with respect to the inversion axis. That is, the lead frame (L 1 ) And lead frame (L Four ), Lead frame (L 2 ) And lead frame (L Five ), Lead frame (L Three ) And lead frame (L 6 ), Lead frame (L 7 ) And lead frame (L Ten ) Lead frame (L 8 ) And lead frame (L 11 ) Lead frame (L 9 ) And lead frame (L 12 ) Have the same lead pattern, and one and the other are arranged in an inverted state.
[0144]
In this way, 12 lead frames (L 1 ~ L 12 ) Half of the varieties (6 varieties), so the lead frame (L 1 ~ L 12 ) Manufacturing cost can be reduced. In addition, since aging types can be reduced, a DRAM module can be provided at low cost.
[0145]
As shown in FIGS. 53 to 64, the 12 lead frames (L 1 ~ L 12 The semiconductor chip (M) mounted on each of the semiconductor chips (M) is arranged so that the center thereof is located on the data pin side of the lead frame (L) with respect to the center of the
[0146]
In this way, the lead frame (L 1 ~ L 12 ) Even if there are many data pins, the layout area can be sufficiently secured, so that the lead can be easily routed and the lead frame (L 1 ~ L 12 ) Can be miniaturized.
[0147]
Further, as described above, when the semiconductor chip (M) is arranged shifted to the data pin side, an empty area is generated in the
[0148]
In this way, since the power supply impedance when power is supplied to the semiconductor chip (M) can be reduced, the DRAM module can be stably operated even when a large current is supplied. As a measure for reducing the power supply impedance during power feeding, the
[0149]
In addition, as described above, when the semiconductor chip (M) is shifted and arranged on the data pin side, the resin flow becomes uneven when the
[0150]
In addition, when the number of semiconductor chips (M) sealed in the
[0151]
Further, by inserting the dummy lead frame, the outer lead can be pulled out from the
[0152]
FIG. 65 is a perspective view of the
[0153]
Of the two
[0154]
Two rows of data pins and CAS pins (
[0155]
In order to change the pin arrangement between the back side and the top side of the
[0156]
The data pins and CAS pins of each
[0157]
FIG. 71 shows an example in which radiating
[0158]
As shown in FIG. 72, the
[0159]
73 is a side view of the radiating
[0160]
As a method of mounting the
[0161]
In this embodiment, the case where the present invention is applied to a DRAM module having a [4194304 word × 36 bits] configuration has been described. However, the present embodiment also applies to a DRAM module having a [8388608 word × 36 bits] configuration as shown in FIG. The two
[0162]
Further, in the
[0163]
(Example 3)
This embodiment is applied to a DRAM module having a J lead terminal structure.
[0164]
In order to realize a DRAM module having a J lead terminal structure, for example, a package of [16777216 words × 4 bits] configured by stacking four 16 megabit DRAM chips in the vertical direction [16777216 words × 1 bit] is used.
[0165]
In this way, since the
[0166]
The
[0167]
When the
[0168]
The self-aligned solder connection method described above is less likely to cause a solder bridge between the
[0169]
Further, if a metal burr is formed on the
[0170]
Furthermore, instead of eutectic solder (
[0171]
If the solder at the connection portion between the wire (lead 7) and the
[0172]
This is because if the solder amount of the connection portion cannot be made constant, the solder fillet shape cannot be controlled, and as a result, the solder stress due to the thermal cycle increases, and the progress of cracks inside the solder is promoted, This is because the reliability decreases. In particular, when the amount of solder is large, the thermal expansion / contraction stress of the solder due to the thermal cycle also increases, so that the amount of plastic strain increases and the progress of solder cracks is accelerated.
[0173]
However, the wire (lead 7) subjected to the high melting point solder plating process and the
[0174]
In addition, the self-aligned solder connection method described above makes it easier to control the amount of solder at the connection portion than the solder dipping method. This is because, in the case of the self-aligning solder connection method, the solder of the
[0175]
If the diameter of the
[0176]
Further, the
[0177]
The above connector method that does not require the use of solder can be applied to the case where the
[0178]
FIG. 79 shows an example in which the above-described method in which the
[0179]
Further, depending on the shape of the
[0180]
In general, a circular cross section is advantageous for the twist of the wire, but a cross section of the prism is advantageous for the torsional rigidity of the connection portion (J bend portion) to the printed wiring board. Therefore, when a prismatic wire is used, the shape of the
[0181]
In order to prevent a problem that the high melting point solder at the connecting portion between the
[0182]
In the case of a normal SOJ type single layer package, the
[0183]
On the other hand, in this embodiment, a
[0184]
According to the molding method using the
[0185]
In addition, according to the molding method in which multiple packages are stacked in the vertical direction, multiple cavities are taken and the cavities are connected by a gate with a very short distance compared to the conventional molding method in which multiple packages are taken in the horizontal direction. can do. Therefore, compared with the conventional molding method, the amount of useless resin remaining inside the gate can be reduced, and more packages can be obtained from mini-tablets of the same size.
[0186]
The
[0187]
The
[0188]
83 (d) is a plan view of the
[0189]
In the
[0190]
83 (a) is difficult to cut the resin in the gate holes 61 and 62 connected to the upper and lower packages at the time of mold release, the
[0191]
The
[0192]
However, in order to keep the total stack thickness when a plurality of sets of the
[0193]
Even if the stacking order in the vertical direction is changed between the left movable molds or between the right movable molds, the total stacking thickness does not change, so that the clamping force is kept constant. However, if the left and right movable molds are made compatible with each other, and the left and right molds are mixed together and stacked, the height of the left and right movable molds varies. Statistically, the variation is about a value obtained by multiplying the variation in thickness of one movable mold by the square root of the number of layers.
[0194]
As an example, a case will be described in which four module-type packages in which four semiconductor chips are stacked are taken up and down using a mold having a thickness tolerance of ± 5 μm or less by high-precision polishing. .
[0195]
In this case, in order to mold one stacked module type package, a total of five molds including three (movable) molds inserted into the gap between the four semiconductor chips and the upper and lower molds are combined. Therefore, a total of 20 molds are required in the case of 4 pieces. Therefore, the statistical variation in height is a value obtained by multiplying the tolerance of thickness (± 5 μm) per die by the square root of the number of dies (= 20), that is, ± 22 μm.
[0196]
In addition, when the thickness of the lead frame on which the semiconductor chip is mounted is calculated to be 0.125 μm and the thickness of one die is 0.65 mm, the total number of lead frames is 4 for each package and 4 Since there are 16 sheets, the total lamination thickness of the mold is (0.125 × 16) + (0.65 × 20) = 15 mm. Accordingly, the height variation (± 22 μm) with respect to the total thickness of the mold (15 mm), that is, the strain (22 μm / 15 mm = 1.46 × 10). -3 ) And Young's modulus of metal (iron) constituting the mold (2 × 10 Four kg / mm 2 ), A load of 29 kg per unit square millimeter is obtained.
[0197]
Therefore, the pressure receiving area of the mold is 40mm x 20mm = 800mm 2 Even if it is relatively small, the difference in clamping force generated between the left and right molds reaches 29 × 800 = 23.2 tons. That is, a clamping force of 23 tons or more is applied to one of the left and right molds, while the other has a phenomenon of no load. From the above, the left and right molds should not be compatible. If interchangeability is not provided, a substantially uniform clamping force can be applied to the left and right molds.
[0198]
When a plurality of sets of the
[0199]
Air vent here is a gap of about 1/100 to 3 / 100mm used in normal mold design, and it has the feature that air can enter and exit but resin cannot enter and exit. . On the other hand, the dummy gate (gate hole 62) discharges unnecessary air in the
[0200]
The planar shape of the gate holes 61 and 62 has a predetermined release angle (θ) with respect to the parting line PL as shown in FIG. 83 (f). The release angle (θ) is about 0 <θ <30 °. For example, in an experiment in which θ was set to 15 °, it was confirmed that the mold release property and the space factor were excellent with respect to the thermosetting resin. If the release angle (θ) is 30 ° or more, the gate area becomes large, and the space factor decreases. Further, when θ = 0, the releasability is poor, and resin residue tends to occur in the gate holes 61 and 62. When this resin residue is generated, the gate cross-sectional shape changes during the next molding, and the molding conditions fluctuate, so that uniform molding cannot be performed.
[0201]
The
[0202]
As shown in FIG. 83 (f), the basic shape of the gate holes 61 and 62 is a circular shape in which the radius is r and the parting line PL is in contact with the parting line PL at an angle of (90 ° −θ). It is good to do. At this time, the center of the circle is not necessarily located on the parting line PL. In addition, when the radius r is increased and the center of the circle is placed outside the parting line PL, a part of the arc becomes the release angle (θ), and is shared with the
[0203]
The cross sections along the line XX ′ of the gate holes 61 and 62 shown in FIG. 84A can be configured in various shapes (1) to (4) as shown in FIG.
[0204]
The shape (1) is the simplest vertical shape. When wire electric discharge machining and polishing are used in the mold production, the production of the gate holes 61 and 62 is facilitated, so that the production cost of the mold can be reduced. .
[0205]
The procedure for creating the movable mold is the same as that for the movable mold shown in FIGS. 21 and 83. First, as shown in FIG. 85 (a), a mold block is formed by wire electric discharge machining, drilling, polishing, or the like. A
[0206]
Next, as shown in FIG. 85B, a thin plate-shaped
[0207]
The
[0208]
By making the cross-sections of the gate holes 61 and 62 into the shapes (2) to (4) in FIG. 85B, the resin remaining in the gate holes 61 and 62 can be easily cut after the package is formed. . In these shapes (2) to (4), since the inner diameter is changed in a part of the cross section, it is possible to cause stress concentration in the resin in the gate holes 61 and 62.
[0209]
Shape (2) is a simple conical shape, and shape (3) is a stepped shape. In this shape (3), the change in stress is large because the change in diameter is steep, so that the resin is easily cut. Shape (4) is an example in which the cross section is indefinite. In this shape (4), since the upper and lower edge portions of the gate holes 61 and 62 are acute, stress concentration can be generated in the resin at the edge portions.
[0210]
The
[0211]
FIG. 86 is a configuration diagram of a mold for taking two module-type packages in which four semiconductor chips 79 are stacked and sealed together in the stacking direction.
[0212]
For example, a semiconductor chip 79 in which a 16 megabit DRAM is formed is bonded to a
[0213]
80A is the cavity of the upper package, and 80B is the cavity of the lower package. Each of the
[0214]
FIG. 86 is a view of the mold as seen from the Y direction of the four-layer module type package, and the
[0215]
The flowable resin at the time of molding flows from the
[0216]
The alignment of each layer of the four stacked module type package shown in FIG. 86 is determined by the
[0217]
The
[0218]
The positional relationship between the
[0219]
The
[0220]
The slit here is a
[0221]
The pin gate has a structure as shown in FIG. A pin gate portion denoted by
[0222]
The vertical plane of the
[0223]
The mold having the
[0224]
An example of a molding apparatus having a gate in the vertical direction is shown in FIG. One of the greatest features of this molding apparatus is that almost all the mold clamping force f of the mold system is loaded in series to the
[0225]
This is because the mold can be miniaturized to the order of several tens of square centimeters instead of the plane size as large as several hundred square centimeters as in the conventional mold. For this reason, the area | region which concentrates the narrow dam-shaped mold clamping force near the cavity boundary essential to the conventional metal mold | die can also be abbreviate | omitted. This facilitates high-precision flattening of the mold and enables countermeasures against mold deterioration due to deformation of the dam-shaped region.
[0226]
A
[0227]
That is, if the resin of the
[0228]
Further, unnecessary air discharged when the plunger 85b is lowered is preliminarily depressurized from the
[0229]
FIG. 90 shows that the dummy gate and
[0230]
The purpose of dividing the upper die into 73 and 74 in the laminated die of FIG. 90 is to prevent mechanical damage to the laminated package at the time of releasing after molding. Further, this is because the
[0231]
This operation will be described with reference to FIG. As the
[0232]
Next, the
[0233]
The thin plate-shaped
[0234]
For the purpose of reducing the number of molds, two layers of the
[0235]
The released
[0236]
The above is the structure and forming method for the multi-piece forming of the four-layer mold package. This structure and forming method can be freely formed from a single layer to an arbitrary number of layers. Moreover, the transfer mold apparatus does not affect the change in the thickness of the laminated mold shown in FIG. 86, and can always obtain a stable mold clamping force.
[0237]
92 (a) and 92 (b) show the
[0238]
If the
[0239]
When the
[0240]
In addition, Au plating and Sn / Ni plating are processed on the
[0241]
FIG. 92A shows the relative relationship between the shape of the
[0242]
As described above, the condition of solder connection between the
[0243]
In order to improve workability when the
[0244]
It is also possible to electrically connect the
[0245]
In order to press-fit a large number of
[0246]
Next, the
[0247]
In addition to bending the
[0248]
In FIG. 95, the lowermost
[0249]
Besides using the
[0250]
As a terminal structure of the laminated mold package, there is a pin grid terminal structure shown in FIG. In order to prevent the narrow pitch of the
[0251]
Further, the
[0252]
Further, by using the multilayer printed
[0253]
(Example 4)
In this embodiment, a stacked DRAM structure is applied to an incomplete good product of 16MDRAM.
[0254]
The I / O 4bit product of 16MDRAM is normally 4194304 words x 4 bits, but some of the 4bit I / Os became defective during LSI manufacturing, and 4194304 words x 3 bits, 4194304 words x 2 bits, 4194304 words x 1 An incomplete DRAM with good bits can be produced.
[0255]
These are usually treated as defective products and have low merchantability. When commercialized, it disrupts the market in terms of terminal layout, stable supply, and bit price.
[0256]
A method of making these incomplete DRAMs into a complete terminal arrangement by applying this stacking technique will be described.
[0257]
The description shows that three incomplete DRAMs of 4194304 words × 3 bits are stacked to obtain a DRAM module with a constant terminal arrangement of 4194304 words × 9 bits.
[0258]
The lead frame used is shown in FIGS. 98 and 99, and has gate holes 61 and 62 and a
[0259]
The I / O terminals of each lead frame are 9 terminals 111a to 111i. In FIG. 98, 111c, 111f and 111i are removed after cutting the tie bar by the
[0260]
Since there are three I / Os per DRAM chip, the lead frame of the first layer is bonded to non-defective I / Os on 111b, 111h, and 111e using a
[0261]
When three of these are stacked, 9-bit I / Os 111a to 111i are drawn out.
[0262]
That is, an incomplete 4M word × 3 bit DRAM chip is selectively bonded to a lead frame for stacking only non-defective I / O, thereby stacking 4M × 9 bit with complete I / O terminals after 3 layers. A DRAM can be obtained.
[0263]
Since this three-layer mold package is thinner than the SOJ package and has an integration degree equivalent to 36 megabits, it is possible to reduce the size of a 72 pin SIMM module having a 4M × 35 bit or 8M × 36 bit configuration.
[0264]
That is, normally, 4M × 36 bits must be implemented with a total of 12 4M × 4bit DRAMs, 4M × 4bit DRAMs, 4MM × 1bit DRAMs. Similarly, in the case of 8M × 36 bits, a total of 24 is usually required, but in this stacked module, 8 is sufficient.
[0265]
In addition, the number of wires on the SIMM substrate is small, and noise such as crosstalk between wires can be reduced.
[0266]
FIG. 100 shows an equivalent circuit of an 8M × 36 bit memory module when eight 4M × 9 bit stacked modules M0 to M7 are used.
[0267]
When M1, M5, M3, and M7 in FIG. 100 are not mounted, an equivalent circuit of a 4M × 36 bit memory module is obtained.
[0268]
In the case of a module of 4194304 words × 8 bits, it can be realized by stacking two DRAMs of 4194304 words × 3 bits and one DRAM of 4194304 × 2 bits. In addition, the number of stacked layers may be changed using 4194304 × 1 bits so that the number of bits of the same shape I / O is obtained.
[0269]
For example, as another method for obtaining 4194304 words × 9 bits, four 4194304 words × 2 bits and 4194304 words × 3 bits are combined and stacked.
[0270]
In order to use the lead frame of each layer in the laminated module in common, a bonding region and an outer lead are provided so as to be used in a plurality of layers as in the lead frame of FIG. For example, when nine I / Os 111a to 111i are drawn out completely independently, a module having a × 9 bit configuration can be applied to each layer with one type of lead frame regardless of the number of stacked layers. This has the advantage of greatly simplifying the assembly process and reducing costs.
[0271]
The invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Not too long.
[0272]
In the embodiment, the
[0273]
In the DRAM module of the first embodiment, nine semiconductor chips are collectively sealed in one package. However, like the DRAM module of the second embodiment, the semiconductor module can be divided into a plurality of packages and sealed. In this case, various combinations such as 4 layers + 5 layers, 3 layers + 3 layers + 3 layers, 4 layers + 4 layers + 1 layers (for parity) can be selected. In this case, the heat dissipation efficiency can be further improved by sandwiching a heat diffusion plate made of an Al thin plate or a copper alloy plate having a high thermal conductivity in the gap between the divided packages.
[0274]
The method of sealing the semiconductor chip by dividing it into a plurality of packages can provide a great effect when applied to the multi-bit DRAM module described in the second embodiment or an SRAM module with particularly high power consumption. Another possible method is to reduce the number of stacked semiconductor chips in a region with low heat dissipation efficiency and increase the number of stacks in a region with high heat dissipation efficiency. For example, when the lower package has lower heat dissipation efficiency than the upper package, four semiconductor chips are sealed in the upper package, and two semiconductor chips are sealed in the lower package. A structure in which the above-described radiating fins are attached to the gap and the top and bottom is also possible.
[0275]
A semiconductor chip on which a DRAM controller, memory management, CPU, etc. are formed is mounted in the mother socket of the DRAM module of the first and second embodiments, and this semiconductor chip is electrically connected to the semiconductor chip in the package through the leads of the mother socket. It can also be connected. In this way, the functions of the DRAM module, the input impedance of the
[0276]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a DRAM module has been described. However, the module structure of the present invention is a module using another memory such as an SRAM or a flash memory, or a memory chip and a logic chip mixedly mounted. It can also be applied to modules that have been used.
[0277]
In addition, the memory module of the present invention can be easily developed in various types such as a flat package and a pitgrid array simply by replacing the mother socket on which the package is mounted.
[0278]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
[0279]
(1) According to the present invention, a plurality of LSI packages such as TSOP in which a plurality of semiconductor chips are sealed in a package at a time, and each semiconductor chip is sealed with a resin are stacked. External dimensions can be greatly reduced compared to modules. Further, by connecting the outer leads drawn out from the package and the leads of the socket so as to intersect with each other, a matrix-like heat dissipation path is formed, and the heat at the center of the package can be quickly dissipated to the outside. Further, since the outer leads are drawn out from the side surfaces of the package to form a leaf spring structure, the expansion and contraction of the resin filled in the gaps between the stacked lead frames can be reduced.
[0280]
As a result, a small and high performance multichip module can be realized.
[0281]
(2). According to the present invention, each lead frame is individually designed, and the arrangement of the data pins is changed by each lead frame, so that the package can be directly connected between the stacked lead frames. Can be
[0282]
(3) According to the present invention, a series of lead frames with uniform dimensional accuracy can be obtained by forming a predetermined number of lead frames as one set of lead frames by batch patterning in the same process. Miniaturization of the chip module can be promoted.
[0283]
(4) According to the present invention, by using a tape dam type lead frame in which an insulating tape is joined on a mold line, testing, sorting, and aging can be performed immediately before the molding process. The module manufacturing yield can be improved.
[0284]
(5) According to the present invention, by providing a pair of floating gate holes in each of the lead frames, the flow of the resin in the mold can be made uniform, improving the reliability and manufacturing yield of the package. To do.
[0285]
(6) According to the present invention, the lead frame layer number identification is automatically read at the time of mass production by providing an index hole of a different pattern for each lead frame in each frame portion of the lead frame. Since it can be easily determined whether or not the layers are stacked in the correct order, the manufacturing yield and throughput of the package can be improved.
[0286]
(7) According to the present invention, by providing a half-etch line on each of the lead frames, it becomes easy to cut and remove unnecessary portions of the lead frame exposed to the outside of the package after molding. Manufacturing yield and throughput can be improved.
[0287]
(8) According to the present invention, by mounting the capacitor on the lead frame, it is possible to reduce the power supply impedance when power is supplied to the semiconductor chip, so that a large current can be supplied.
[0288]
(9) According to the present invention, the joint strength between the lead and the outer lead can be improved by accommodating the dummy lead frame inside the package. Moreover, since the heat dissipation path of the package is increased, the thermal resistance can be reduced. Furthermore, a dummy lead frame can be used as a wiring connection in the package.
[0289]
(10). According to the present invention, the socket lead is made of a conductive material having a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the package, thereby generating an anisotropic effect between the vertical direction and the horizontal direction of the package. Since the thermal stress stress caused by thermal expansion can be reduced, the reliability of the multichip module is improved.
[0290]
(11). According to the present invention, a socket corresponding to a multi-bit module can be obtained by arranging two rows of socket leads along two opposite sides of the socket.
[0291]
(12) According to the present invention, a multi-chip module with high cooling efficiency can be obtained by mounting the radiation fins on the package.
[0292]
(13). According to the present invention, by mounting a semiconductor chip on the lead frame in a lead-on-chip manner, the lead frame layer can be thinned, and the package can be downsized and the thermal resistance can be reduced. be able to.
[0293]
(14). According to the present invention, by arranging the center of the semiconductor chip mounted on each of the lead frames closer to the data pin side of the lead frame than the center of the resin package, the routing of the data pins can be reduced. Therefore, the package can be downsized.
[0294]
(15) According to the present invention, by accommodating the dummy chip inside the package, the flow of the resin when the package is molded can be made uniform, so that the reliability of the multichip module is improved.
[0295]
(16) According to the present invention, a part of the lead frame is inverted 180 degrees in the horizontal plane with respect to the other lead frames, so that the data pins of the lead frame are concentrated in one direction. Therefore, the lead can be easily routed and the lead frame can be downsized.
[0296]
(17). According to the present invention, among the predetermined number of lead frames, the lead frame that is reversed and the other lead frame have a lead pattern that is symmetrical with respect to the reverse axis. The number of lead frame types can be halved, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, aging varieties can be reduced.
[0297]
(18). According to the present invention, by incorporating a semiconductor chip having various functions in the socket, it is possible to easily realize the function expansion of the multichip module, the improvement of input / output characteristics, the memory defect repair, and the like. be able to.
[0298]
(19). According to the present invention, there is provided a mold composed of an upper mold and a lower mold, and a predetermined number of movable molds that are inserted into gaps between a predetermined number of lead frames and can be divided into two. The package can be easily released from the mold by batch-sealing a predetermined number of lead frames using, so that the manufacturing yield and throughput of the package can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front perspective view of a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a rear perspective view of a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front perspective view of a package of a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a front perspective view of a mother socket of a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a pad layout of a semiconductor chip.
FIG. 7 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 11 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 15 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a plan view showing a pin arrangement of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 17 is a perspective view of a nested mold used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a perspective view of a nested mold used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 19 is an exploded perspective view of a nested mold used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 20 is an exploded perspective view of a nested mold used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a plan view (a) and a side view (b) of a movable mold used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 22 is a front perspective view of a DRAM module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 24 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 25 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 26 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 27 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 28 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 29 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
30 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 31 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 32 is a perspective view schematically showing the flow of resin inside the mold.
FIG. 33 is a perspective view showing a pair of movable molds of the mold used for manufacturing the mother socket.
FIG. 34 is a perspective view showing a pair of central molds of the mold used for manufacturing the mother socket.
FIG. 35 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a mother socket.
FIG. 36 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a mother socket.
FIG. 37 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a mother socket.
FIG. 38 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 39 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 40 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
41 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 42 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 43 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
44 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 45 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 46 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
47 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention; FIG.
48 is an overall plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 49 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
50 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 51 is an equivalent circuit diagram of a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 52 is a plan view showing a pin arrangement of a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 53 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 54 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 55 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 56 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 57 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 58 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 59 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 60 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 61 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 62 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
63 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 64 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 65 is a perspective view of a mother socket of a DRAM module that is an embodiment of the present invention.
FIG. 66 is a plan view showing the pin arrangement on the upper surface of the mother socket.
67 is a plan view of a lead frame for a mother socket. FIG.
68 is a plan view of a lead frame for a mother socket. FIG.
FIG. 69 is a perspective view of a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 70 is a perspective view of a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
71 is a perspective view of a DRAM module according to an embodiment of the present invention. FIG.
72 is a perspective view of a DRAM module according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 73 is a side view of a heat radiating fin attached to the DRAM module according to one embodiment of the present invention;
74 is a perspective view of heat radiation fins attached to the DRAM module according to one embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 75 is a perspective view of a heat radiating fin attached to a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 76 is an equivalent circuit diagram of a DRAM module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 77 is a front perspective view of a DRAM module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 78 is a perspective view showing a method for connecting a lead and an outer lead of a package.
79 is a perspective view showing a lead having a lower end formed into a J shape. FIG.
FIG. 80 is a lower perspective view of a DRAM module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 81 is a cross-sectional view (a) and a bottom view (b) showing a conventional method for forming a recess in the bottom of a package.
FIG. 82 is a cross-sectional view (a) and a bottom view (b) showing a method of the present invention for forming a recess in the bottom of a package.
FIG. 83 is a side view of the movable mold (a), (b), (c), plan views (d), (e) of the movable mold shown in (b) and gate holes provided in the movable mold; It is a top view (f).
FIG. 84 is a plan view (a) and a sectional view (b) of a gate hole provided in the movable mold.
85 (a) and 85 (b) are perspective views showing a method for manufacturing a movable mold.
FIG. 86 is a configuration diagram of a mold system that takes two stacked module type packages in the stacking direction.
87 is a plan view (a) of a gate hole and a dummy cavity of a mold, and a sectional view (c) in the YY ′ direction of perspective views (b) and (b). FIG.
FIG. 88 is a plan view (a) and enlarged plan views (b), (c) showing the positional relationship between the gate hole of the movable mold and the gate hole of the mold.
FIG. 89 is an enlarged perspective view (a) of the slit gate and an enlarged perspective view (b) of the pin gate.
FIG. 90 is a schematic configuration diagram of a molding apparatus having a gate in the vertical direction.
91 is a perspective view for explaining a mold release method of the molding apparatus shown in FIG. 90. FIG.
FIG. 92 is a side view (a) and a perspective view (b) showing a solder fillet of a lead connected to an outer lead.
93 (a), (b), and (c) are enlarged plan views showing modifications of the outer lead. FIG.
FIG. 94 is an explanatory diagram showing a method for press-fitting a lead into an outer lead.
FIG. 95 is an enlarged perspective view showing a modification of the lead.
FIG. 96 is an enlarged perspective view showing a modification of the lead.
FIG. 97 is a lower perspective view of a DRAM module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 98 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to another embodiment of the present invention;
FIG. 99 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a DRAM module according to another embodiment of the present invention;
FIG. 100 is an equivalent circuit diagram of a DRAM module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 101 is a plan view (a) and a side view (b) showing a method for connecting the lead of the mother socket and the outer lead of the package.
FIG. 102 is a plan view (a) and a side view (b) showing a method of connecting the lead of the mother socket and the outer lead of the package.
FIG. 103 is a perspective view showing a method for connecting the lead of the mother socket and the outer lead of the package.
FIG. 104 is a front perspective view of a mother socket of a DRAM module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 105 is a front perspective view of a DRAM module according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 DRAM module
2 packages
3 Mother socket
4 Insulation tape
5 wires
6 Outer lead
7 Lead
8 Opening
10 Nested mold
11 Upper mold
12 Lower mold
13 Movable mold
14 Mold gate hole
15 Gate
16 gate
17 Index hole
18 Index hole
19 Half etch line
20 Lead frame for mother socket
21L movable mold
21R movable mold
22 Central mold
Lead frame for 23L mother socket
Lead frame for 23R mother socket
24 Insulation tape
26 Center hole
30 Bonding pads
31 Decoupling capacitor
40 DRAM module
41 Heat radiation fin
44 Opening
45 Gate line
46 Gate line
47 Guide pin
48 Opening
49 Mother socket
50 Flat part
51 Flat part
52 Flat part
53 packages
54 depression
55 groove
56 Movable mold
56a Movable mold
56b Movable mold
56c movable mold
57 cavity
58 cavity
59 Guide pin hole
59a Guide pin
60 Guide pin hole
60a guide pin
61 Gate hole
62 Gate hole
67 Connection
68 blocks
69 Movable mold
70 cut line
71 mold
72 Mold
73 Mold
74 Mold
75 mold
76 Gate hole
77 dummy cavity
78 Lead frame
79 Semiconductor chip
80 key groove
80A cavity
80B cavity
81 cavities
82 Slit gate
83 pin gate
84 areas
85a pot
85b Plunger
87 Cal
87a resin
88 mold
89 Movable mold
90 O-ring
91 holes
93 Solder fillet
94 Thickness part
95 Metal wire diameter
96 grooves
97 Guide
98 slits
99 Press-fitting jig
99a cross section
101 arrow
101a prism
101b Holding jig
101c Holding jig
102 arrow
103 Lead frame
105 Bottom end
107 flat lead
108 Multilayer printed circuit board
109 Through terminal hole
110 pins
111a to 111i terminals
112 groove
113 Thai Bar
114 tie bar
115 Half-etched groove
M, M 0 ~ M 11 Semiconductor chip
S, S 0 ~ S 9 Lead frame
T, T 0 ~ T 9 Lead frame
L 1 ~ L 12 Lead frame
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