JP2011054626A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子の接続に用いられる金属細線の線長を短縮化することにより材料コストを低減する半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法では、アイランド１２を囲むように複数のリード１６Ａ−１６Ｈを配置し、隅部に配置されたリード１６Ａ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｈの内側の一端を、中間部に配置された他のリード１６Ｂ等の一端よりも内部に位置させている。この様にすることで、隅部に配置されたリード１６Ａ等と半導体素子とを接続する金属細線２２Ａ等の線長が短縮化され、その分材料コストを安くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、金属細線により接続される半導体素子が内蔵された半導体装置およびその製造方法に関する。

半導体装置は、年々大容量化されており、これに伴って各種信号線となるリード端子数も増加の傾向にある。そして、この傾向に伴ってリード端子が４方向より導出されるＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体装置およびＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体装置が使用されるようになってきている（特許文献１）。その一方で、半導体装置では、携帯電話、携帯用のコンピューター等に採用されるため、小型化、薄型化、軽量化が求められている。

図９を参照して、従来型の半導体装置１００の構成を説明する。図９（Ａ）は半導体装置１００を示す平面図であり、図９（Ｂ）は断面図である。

図９（Ａ）および図９（Ｂ）を参照して、半導体装置１００はリードフレーム型のものであり、アイランド１０２と、複数のリード１０６と、半導体素子１２４と、これらを一体的に封止する封止樹脂１２０とを主要に備えている。

アイランド１０２は半導体装置１００の中心部付近に配置されており、上面に固着される半導体素子１２４よりも若干大きな四角形形状を呈している。そして、アイランド１０２の上面には、ＬＳＩである半導体素子１２４が固着されており、半導体素子１２４の上面に設けられたボンディングパッドはリード１０６と金属細線１２２を経由して接続される。この金属細線１２２としては、Ａｕから成る金線が使用される。

リード１０６は、一端が金属細線を経由して半導体素子１２４と接続され、他端が封止樹脂１２０から外部に接続するリードである。このリード１０６は、アイランド１０２の４つの側辺に沿って多数個が放射状に配置されている。

図９（Ｂ）を参照して、金属細線１２２の一端は半導体素子１２４の上面に設けたれたボンディングパッドにボールボンディングされる。そして、金属細線１２２の他端はリード１０６の端部付近の上面にステッチボンディングされる。ここで、リードの上面にボンディングされる金属細線１２２の端部から、リード１０６の内側端部までの距離Ｌ１０は、例えば０．２２５ｍｍ程度である。

特開平０５−２１８２８３号公報

上記した半導体装置１００が備えるリード１０６の内側の端部は、アイランド１０２から離間した箇所に紙面上にて縦方向に揃うように配置されていた。例えば、図９（Ａ）を参照して、アイランド１０２の右側の領域には４つのリード１０６が配置されており、これらのリード１０６の内側の端部は縦方向に揃う位置に配置されている。

この様にすることで、アイランド１０２に実装される半導体素子１２４の大きさが変化しても、アイランド１０２およびリード１０６の形状を変更する必要がない。即ち、様々な大きさの半導体素子１２４に対して、１つのリードフレームを共用することが可能となる。

しかしながら、図９（Ａ）に示すように、リード１０６の内側の端部を縦方向に一列に配置すると、紙面上にて上下端部に配置されたリード１０６と半導体素子１２４とを接続する金属細線１２２の線長が長くなり、その分材料コストが高くなる問題があった。

更に、図９（Ｂ）を参照して、ボンディング装置を共用化して製造コストを低減させるために、金属細線１２２がボンディングされる位置は共通化されている場合が多い。この場合、金属細線１２２の端部とアイランド１２とが離間する距離Ｌ１１は、製造される半導体装置１００の種類に関わらず一定となる。

この様になると、アイランド１０６の内側の端部がアイランド１２に接近する機種では、Ｌ１０が長くなる分だけ金属細線１２２が余分に長く形成されることとなり、金属細線１２２の材料にかかるコストが必要以上になってしまう。特に、金属細線１２２の材料として高価な金が採用されると、コスト高が顕著になる。

本発明は、上記した問題点を鑑みて成され、半導体素子の接続に用いられる金属細線の線長を短縮化することにより材料コストを低減する半導体装置およびその製造方法を提供することにある。

本発明の半導体装置は、アイランドと、前記アイランドに固着されると共に、複数のボンディングパッドが設けられた半導体素子と、前記半導体素子に一端が接近する複数のリードと、一端が前記半導体素子の前記ボンディングパッドに接続され、他端が前記リードの上面に接続された複数の金属細線と、前記アイランド、前記半導体素子、前記リードおよび前記金属細線を一体的に樹脂封止する封止樹脂と、を備え、前記複数のリードには、第１リードと、前記複数のリードが整列する方向に関して端部に配置されると共に一端が前記第１リードよりも内側に配置される第２リードとが含まれ、前記金属細線には、前記第１リードと前記半導体素子とを接続する第１金属細線と、前記第２リードと前記半導体素子とを接続する第２金属細線が含まれ、前記第１リードの側辺と前記第１金属細線の他端とが離間する距離と、前記第２リードの側辺と前記第２金属細線の他端とが離間する距離とは等しいことを特徴とする。

本発明の半導体装置の製造方法は、アイランドと、前記アイランドに一端が接近する複数のリードとを備え、記複数のリードには、第１リードと、前記複数のリードが整列する方向に関して端部に配置されると共に一端が前記第１リードよりも内側に位置する第２リードが含まれるリードフレームを用意する工程と、ボンディングパッドが設けられた半導体素子を前記アイランドの上面に固着する工程と、金属細線の一端を前記半導体素子の前記ボンディングパッドに接続する工程と、前記金属細線の他端を前記リードの上面に接続する工程と、を備え、前記金属細線の他端を前記リードの上面に接続する工程では、撮影手段により撮影された前記第１リードおよび前記第２リードの側辺にレチクルの外縁を重畳させ、前記レチクルの中心部に相当する前記第１リードおよび前記第２リードの上面に前記金属細線の他端を接続することを特徴とする。

本発明によれば、隅部に配置された第２リードの一端を、中間部に配置された第１リードよりも内側に位置させている。この様にすることで、端部に配置された第２リードと半導体素子とを接続する金属細線の線長を短くして、金属細線の材料コストを低減することができる。

更に、本願発明では、上記した第１リードと第２リードとで、リードの側辺と金属細線の端部との距離を同一にしている。この様にすることで、金属細線とリードとがオーバーラップする長さが短く均一化され、結果的に金属細線の線長が半導体装置全体として短縮化される。

本発明の半導体装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図である。 本発明の半導体装置を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は拡大された断面図であり、（Ｃ）は拡大された平面図であり、（Ｄ）は拡大された他の断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す平面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）および（Ｄ）は拡大された断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 背景技術の半導体装置を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図である。

図１および図２を参照して、本形態の半導体装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は半導体装置１０を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は平面図である。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、本形態の半導体装置１０は、アイランド１２と、アイランド１２の上面に固着された半導体素子２４と、アイランド１２を両側から挟み込むように配置された複数のリード１６と、これらを一体的に封止する封止樹脂２０とを主要に備えている。

図１（Ａ）を参照して、半導体装置１０は所謂リードフレーム型のパッケージであり、半導体素子を被覆する封止樹脂２０の２つの対向する側面から多数個のリード１６が外部に導出している。このような構造の半導体装置１０は、ＭＳＯＰ（Ｍｉｃｒｏ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と称されている。半導体装置１０が実装基板等に実装される際には、リード１６の端部に溶着される半田等の導電性接着材を介して固着される。

図１（Ｂ）を参照して、半導体装置１０の中央部付近にはアイランド１２が配置されており、このアイランド１２の上面に半導体素子２４が固着されている。アイランド１２の大きさは、実装される半導体素子２４と同じか若干大きな程度である。また、アイランドの上下側辺から外部に到るまで吊りリード１２Ａが形成されている。この吊りリード１２Ａは、製造工程にてアイランド１２をリードフレームに固定する機能を備えている。

半導体素子２４は、上面に多数個のボンディングパッドが配置されたＬＳＩであり、接合材を介してアイランド１２の上面に固着される。半導体素子２４の固着に用いられる接合材としては、半導体素子２４の基板が固定電位に接続される場合は半田等の導電性接合材が用いられる。一方、半導体素子２４の基板の電位が固定されずにフローティングの場合は、エポキシ樹脂等の絶縁性の固着材が用いられる。

紙面上にてアイランド１２の左右両側に、複数のリード１６Ａ−１６Ｈが配置されている。具体的には、アイランド１２の右側に４つのリード１６Ａ−１６Ｄが配置されており、アイランドの左側に４つのリード１６Ｅ−１６Ｈが配置されている。これらのリード１６Ａ−１６Ｈは、金属細線２２Ａ−２２Ｈを経由して、半導体素子２４の上面に設けられたボンディングパッドに接続されている。ここで、リード１６に於いて、封止樹脂２０により被覆される部分はインナーリードと称され、封止樹脂２０から外部に露出する部分はアウターリードと称される。更に、これらのリード１６およびアイランド１２は、１枚の薄い銅を主体とする金属箔に対して、エッチング加工やプレス加工を施すことにより形成される。

金属細線２２は、半導体素子の上面に設けられたボンディングパッドとリード１６とを接続する機能を有し、直径が２０μｍ〜４０μｍ程度の金または銅から成る金属線である。金属細線２２の一端は、半導体素子２４の上面に設けられたボンディングパッドにボールボンディングされ、他端はリード１６の内側の端部付近の上面にステッチボンディングされる。

封止樹脂２０は、半導体素子２４、アイランド１２、金属細線２２およびリード１６の一部を被覆して一体的に支持している。封止樹脂２０は、フィラー等から成る粒状のフィラーが混入されたエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る。

図１（Ｂ）を参照して、本実施の形態では、リードが整列される方向に関して、中間部に配置されるリード（第１リード）の端部よりも、端部に配置されたリード（第２リード）の端部の方が、半導体装置１０の内側に配置されている。

具体的には、アイランド１２の右側には、紙面上にて縦方向にリード１６Ａ−１６Ｄが配置されており、上端に配置されたリード１６Ａの内側の端部は、中間部に配置されたリード１６Ｂ、１６Ｃの内側の端部よりも内部に配置されている。この様にすることで、リード１６Ａと半導体素子２４とを接続する金属細線２２Ａの線長を短縮化することができる。

具体的には、背景技術では、全てのリードの内側の端部を揃えていたので、端部に配置されたリードと半導体素子とを接続する金属細線は、他のリードを接続する金属細線と比較して極めて長く形成されていた。特に、半導体装置１０の全体的な大きさおよびリード１６の配置をそのままの状態で、微細化技術により小型とされた半導体素子２４がアイランド１２の上面に実装されると、端部に配置されたリード１６Ａの接続に用いられる金属細線２２Ａの線長が長くなり、金属細線の材料コストが高くなる。

本願発明では、上端に配置されたリード１６Ａの内側の端部を、中間部に配置されたリード１６Ｂ、１６Ｃよりも内部に位置させている。この様にすることで、リード１６Ａの接続に用いられる金属細線２２Ａが例えば１ｍｍ程度短くなり、その分材料コストが低減される。更に、金属細線２２Ａは、半導体素子２４の上側の側辺に対して直角に配置されており、半導体素子２４のボンディングパッドとリード１６Ａとを最短で接続している。

また、上記事項は、リード１６Ａ−１６Ｄの中で下端に配置されたリード１６Ｄに関しても同様であり、リード１６Ｄの内側の端部はリード１６Ｂ、１６Ｃよりも内側に配置されている。このことにより、リード１６Ｄを接続する金属細線２２Ｄの長さは、リード１６Ａを接続する金属細線２２Ａと同様に短縮化される。

アイランド１２の左側に整列して配置されたリード１６Ｅ−１６Ｈの構成は、リード１６Ａ−１６Ｄと同様である。即ち、上端に配置されたリード１６Ｅおよび下端に配置されたリード１６Ｈの内側の端部は、中間部に配置されたリード１６Ｆ、１６Ｇよりも、内部に位置している。この様にすることで、リード１６Ｅ、１６Ｈを半導体素子２４と接続する金属細線２２Ｅ、２２Ｈの線長が背景技術と比較して短縮化される。

従って、本形態のように、４隅に配置されたリード１６Ａ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｈの端部が内部に配置された場合、装置全体として金属細線の長さが４．０ｍｍ以上短縮されることとなる。このことから、特に金属細線の材料として高価な金が採用されると、本形態の構成によるコストダウンの効果が顕著となる。

図２を参照して、金属細線２２の線長を短くするための他の構成を説明する。図２（Ａ）は半導体装置１０を示す断面図であり、図２（Ｂ）はリード１６の先端部を拡大して示す断面図であり、図２（Ｃ）はリード１６の先端部を拡大して示す平面図であり、図２（Ｄ）はリード１６の他の形態を示す断面図である。

図２（Ｂ）および図２（Ｃ）を参照して、リード１６の上面にステッチボンディングされる金属細線２２の構成を説明する。金属細線２２の端部は、リード１６の端部に形成された粗面であるダレ面１７Ａ（異形部）を避けつつ、できるだけリード１６の端部寄りにボンディングされている。この様にする理由は、金属細線２２とリード１６とがオーバーラップする距離を短くすることで、金属細線２２を短縮化させる為である。

具体的には、製造工程上の理由によりリード１６の側面はダレ面１７Ａとなる。例えば、導電箔をパンチング加工することによりリード１６を形成する場合、ダレ面１７Ａは不可避に形成されてしまう。また、導電箔に対してウェットエッチングを行うことでリード１６を形成しても、等方的に導電箔を浸食するエッチング加工により、ダレ面１７Ａの如き部位が形成される。

一方、金属細線２２の短縮化の為には、リード１６の端部（紙面上では右端）に金属細線２２をボンディングすることが理想的である。しかしながら、湾曲面であるダレ面１７Ａにボンディングを行うと、ダレ面１７Ａに接触する金属細線２２の接続強度が弱くなり、断線を招く危険性が有る。このことから、金属細線２２はダレ面１７Ａを避けた領域のリード１６の上面にボンディングされる。

具体的には、上記したダレ面１７Ａの長さをＬ４、金属細線２２の端部に形成されるステッチ部２３（フレア）の長さをＬ２、ステッチ部２３とダレ面１７Ａとが離間するマージンの長さをＬ３とすると、金属細線２２の端部からリード１６の先端部までの長さＬ１は、これらの長さを加算した長さ（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）となる。

ここで、ステッチ部２３は、ボンディングに用いられるキャピラリにより金属細線２２が押圧されることにより形成される。従って、金属細線２２の直径が太くなると、使用されるキャピラリも太くなり、ステッチ部２３も長くなる。このことから、ステッチ部２３の長さＬ２は、金属細線２２の直径または使用されるキャピラリの太さによる。

一例として、金属細線２２の直径が２０μｍの場合、ステッチ部２３の長さＬ２は０．０８ｍｍであり、マージンの長さＬ３は０．０３ｍｍであり、ダレ面のＬ４は０．０９ｍｍとなる。この結果、これらを加算した長さＬ１（リード１６の先端部から金属細線２２の先端部までの長さ）は、０．２ｍｍとなり、背景技術と比較すると０．０２５ｍｍ短縮化されたこととなる。

更に本形態では、金属細線２２がリード１６にステッチボンディングされる位置は、リード１６の先端部（側辺）を基準にして決定されている。従って、リード１６の内側の先端部をアイランド１２に接近させることで、金属細線２２の線長を短縮化することができる。この事項については、図６および図７を参照して後述する。

図２（Ｄ）を参照して、ここでは、リード１６の側面の下部にダレ面１７Ａが形成されており、リード１６の端部付近の上面には粗面１７Ｂ（異形部）が形成されている。この粗面１７Ｂは、リード１６Ａを打ち抜き加工して形成する際に発生したバリをプレス加工して平坦化した領域である。この粗面１７Ｂは、プレス加工により平坦化されているものの、他の領域と比較すると表面の凹凸が大きいので、ワイヤボンディングを行う際には粗面１７Ｂは避けて行われる。

粗面１７Ｂの長さはダレ面１７Ａと同程度（Ｌ４）である。従って、本形態では、リード１６の端部上面に粗面１７Ｂが形成されている場合でも、リード１６の先端部から金属細線２２の先端部までの長さは、上記と同じＬ１と成る。

更に、図２（Ｃ）および図２（Ｄ）を参照して、リード１６の先端部付近は、他の領域よりも窪む形状を呈している。この様な形状を呈する理由は、打ち抜き加工によりリード１６に生じた厚み方向への変形を、リード１６の先端部分に対してプレス加工を行うことで矯正しているからである。従って、このプレス加工が行われる領域の境界では、リード１６の上面に段差が形成されている。

図１（Ｂ）を参照して、本形態では、リード１６Ａ−１６Ｈと、金属細線２２Ａ−２２Ｈとがオーバーラップする長さを同一にしている。具体的には、リード１６Ａの先端部に於いて、リード１６Ａの下側辺と金属細線２２Ａとがオーバーラップする長さはＬ１（例えば０．２ｍｍ）である。更に、リード１６Ｂの先端部側辺と金属細線２２Ｂとがオーバーラップする長さもＬ１である。この様にすることで、各リードと金属細線とがオーバーラップする長さが、均一化されると共に短縮化される。

図３から図８を参照して、上記した構成の半導体装置の製造方法を説明する。

図３および図４を参照して、先ず、半導体装置のアイランドおよびリードの材料となるリードフレーム３０を用意する。

図３の平面図に示すように、本実施の形態に用いるリードフレーム３０は、例えば、厚さが約１００μｍ〜２５０μｍ程度の銅等から成る導電板に対してエッチング加工またはプレス加工を施したものである。そして、リードフレーム３０上には一点鎖線で囲まれた１個の半導体装置に対応するユニット３２が複数個形成されている。ここでは、４つのユニット３２が図示されているが、更に多数個のユニット３２がリードフレーム３０に設けられても良い。

本形態では、ユニット３２同士の間にはリードフレーム３０の残余部から成る連結条帯３４、３６が設けられており、これらの連結条帯により各ユニット３２は一体にリードフレーム３０として支持されている。ここで、連結条帯３４は紙面上にて横方向に細長く規定された連結部であり、連結条帯３６は縦方向に細長く規定された連結部である。

図４を参照して、リードフレーム３０に含まれるユニット３２の構成を説明する。図４（Ａ）はリードフレーム３０に含まれるユニット３２を拡大して示す平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図である。また、図４（Ｃ）および図４（Ｄ）はリード１６の端部の断面を示す図である。

図４（Ａ）を参照して、ユニット３２には、アイランド１２と、アイランド１２の上下側辺からリードの連結条帯まで延在する吊りリード１２Ａ、１２Ｂと、一端がアイランド１２の近傍に配置された多数個のリード１６Ａ−１６Ｈとが含まれている。

リード１６Ａ−１６Ｈの詳細は、図１（Ｂ）を参照して上記した通りであり、アイランド１２の右側の領域にリード１６Ａ−１６Ｄが配置されており、アイランド１２の左側にリード１６Ｅ−１６Ｈが配置されている。更に、リード１６Ａ−１６Ｄの中でも、紙面上にて上下端部に配置されたリード１６Ａ、１６Ｄの内側の端部は、中間部に配置されたリード１６Ｂ、１６Ｃの内側の端部によりも内部に位置している。同様に、リード１６Ｅ−１６Ｈの中でも、上下端部に配置されたリード１６Ｅ、１６Ｈの内側の端部は、中間部に配置されたリード１６Ｆ、１６Ｇよりも内部に位置している。更に、各リード１６Ａ−１６Ｈの内側の先端部は、安定してワイヤボンディングを行うために、中間部よりも幅広とされている。

また、各リード１６Ａ−１６Ｈの中間部は、リードフレーム３０の一部から成るタイバー１８により連結されている。具体的には、アイランド１２の右側に配置されたリード１６Ａ−１６Ｄの中間部はタイバー１８により連結されている。また、アイランド１２の左側に配置されたリード１６Ｅ−１６Ｈの中間部も、タイバー１８により連結されている。タイバー１８によりリード１６Ａ−１６Ｈの中間部が連結されることで、製造工程の途中段階に於けるリード１６Ａ−１６Ｈの変形が抑制される。

図４（Ｂ）および図４（Ｃ）を参照して、リード１６の先端部の側面上部は曲面を呈するダレ面１７Ａとなっている。上記したように、パンチング加工またはエッチング加工によりリードフレーム３０を所定形状に成形する過程にて、ダレ面１７Ａは形成される。湾曲するダレ面１７Ａに対して金属細線を接続することは困難であるので、ワイヤボンディングはダレ面１７Ａを避けた部分に対して行われる。尚、ダレ面１７Ａが形成される領域のリード１６の下面には、下方にバリが突出するバリ面が形成される。

また、リード１６の内側先端部付近は、プレス加工が施された平坦化領域２６が設けられている。プレス加工により所定形状に成形された直後のリードフレーム３０は、プレス加工による衝撃等により、部分的に厚み方向に対して変形している。本形態では、平坦化領域２６の内側に配置されたリード１６の先端部を、上面および下面から適度にプレス加工することで、この変形を矯正している。このことにより、リード１６の先端部が同一平面上に配置されるので、次工程のワイヤボンディングを安定して行うことが可能となる。

また、図４（Ｃ）を参照して、プレス加工される平坦化領域２６のリード１６と、平坦化領域よりも外側のリード１６との境界には段差が存在している。即ち、プレス加工される平坦化領域２６の内部のリード１６の上面は、平坦化領域２６でないリード１６の上面よりも低い位置にある。換言すると、平坦化領域２６内部のリード１６は、平坦化領域２６外部のリード１６よりも薄く加工されている。

図４（Ｄ）を参照して、ここでは、リードフレーム３０の表裏を反転することにより、ダレ面１７Ａがリード１６側面の下部に配置されている。そして、リード１６の上面先端部には、バリを押圧して平坦化した粗面１７Ｂが配置されている。この粗面１７Ｂはバリを圧縮した粗い表面であるので、粗面１７Ｂに金属細線をステッチボンディングするのは困難である。従って、金属細線は、粗面１７Ｂを除外したリード１６の上面にワイヤボンディングされる。

図５を参照して、次に、各ユニット３２のアイランド１２上に半導体素子２４をダイボンドし、その半導体素子２４のボンディングパッドと各リード１６とを金属細線２２でワイヤーボンドし、電気的に接続する。図５（Ａ）は本工程を示す平面図であり、図５（Ｂ）は本工程を示す断面図である。

本工程では、先ず、リードフレーム３０の各ユニット３２毎に、アイランド１２の上面に半導体素子２４を固着する。具体的には、アイランド１２の上面に、半田等の導電性固着材またはエポキシ樹脂等の絶縁性固着材を塗布した後に、この固着材の上部に半導体素子２４を載置する。そして、塗布された固着材を固化することで半導体素子２４が固着される。

その後、半導体素子２４のボンディングパッドとリード１６とを金属細線２２にて接続する。ここで、金属細線２２としては、金または銅から成る直径が２０μｍ〜４０μｍ程度の細線が採用される。図５（Ｂ）を参照して、金属細線２２の一端は半導体素子２４のボンディングパッドにボールボンディングされる。また、金属細線２２の他端は、支持テープ１８Ｂよりも内側のリード１６の上面にステッチボンディングされる。

図６および図７を参照して、本工程のワイヤボンディングを詳細に説明する。

図６（Ａ）を参照して、先ず、半導体素子２４の上面に設けられたボンディングパッドに金属細線２２をボールボンディングする。具体的には、金属細線２２の先端部をボール状に形成して、半導体素子２４のボンディングパッドにこのボール状の部位をキャピラリ５２でボールボンディングする。

本工程では、アイランド１２およりリード１６の下面は、治具５０により支持されている。また、アイランド１２よりもリード１６の方が上方に配置されているので、この配置に応じて、治具５０の上面にも段差加工が施されている。

更に本工程では、リード１６の先端部まで治具５０により支持されているので、リード１６の先端部付近に金属細線２２をステッチボンディングすることが可能となる。従って、金属細線２２の線長を短くして材料コストを低減できる。

図６（Ｂ）を参照して、本工程では、レチクルを用いてワイヤボンディングを行うことにより、リード上の正確な位置に金属細線を接続することを可能としている。この図には、多数個設けられるリードの一部（リード１６Ｅ、１６Ｆ、１６Ｇ）を抜き出して示している。

ここでレチクルとは、リード１６を上方から撮影するカメラ（撮影手段）の画像に重ね合わせて表示されるものであり、ワイヤボンディングを行う際の指示マークとなるものである。即ち、本工程では先ず、撮影された画像上にて、レチクルレチクルの外縁をリードの先端部側辺に重ね合わせる。次に、円形のレチクルの中心部に相当するリード１６の上面に対して、キャピラリ５２を用いたステッチボンディングを行う。ここでは、レチクルは点線にて示されているが、実線または一点鎖線等によりレチクル５４が示されても良い。

本形態では、レチクル５４Ｅ−５４Ｇは同心円形状の２重の円から構成されている。外側の円はリード１６Ｅ等の先端部への位置合わせの為に使用される。一方、内側の円は、外側の円がずれた際の位置認識に使用される。

ここで、レチクル５４Ｅ、５４Ｆ、５４Ｇの外側の円の半径により、リード１６の先端部から金属細線２２の端部が離間する距離Ｌ１が決定される。上記したように、距離Ｌ１が０．２ｍｍであれば、レチクル５４Ｅ、５４Ｆ、５４Ｇの半径も０．２ｍｍに設定される。

具体的には、ここでは、上端に配置されたリード１６Ｅの内側の端部は、他のリード１６Ｆ、１６Ｇよりも内部に位置している。

レチクル５４Ｅは、リード１６Ｅの先端部付近の下側の側辺に外縁が一致するように配置されている。換言すると、半導体素子２４側のリード１６Ｅの側辺に沿うようにレチクル５４Ｅが配置されている。更に、リード１６Ｅは、半導体素子２４のボンディングパッド２８Ｅと接続されるが、紙面上にてボンディングパッド２８Ｅを通過する垂線（一点鎖線）を規定した場合、レチクル５４Ｅの中心部はこの垂線上に配置されている。この様にすることで、リード１６Ｅを接続する金属細線を、半導体素子２４の上側の側辺に対して垂直に配置することが可能となる。このことで、ボンディングパッド２８Ｅとリード１６Ｅとを最短距離にて接続される。

この事項は、図５（Ａ）を参照して、端部に配置される他のリード１６Ａ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｈに関しても同様である。即ち、これらのリードに関しても、半導体素子２４に面する側辺に外縁が重畳するようにレチクルが配置される。

レチクル５４Ｆは、幅広とされたリード１６Ｆ先端の右側下端の隅部に配置されている。具体的には、レチクル５４Ｆの外縁は、リード１６Ｆの先端部の右側の側辺および下方の側辺と重なり合うように配置されている。従って、レチクル５４Ｆの中心からリード１６Ｆの下側辺までの距離がＬ１となり、更に、レチクル５４Ｆの中心からリード１６Ｆの右側側辺までの距離もＬ１となる。この様にすることで、半導体素子２４のボンディングパッド２８Ｆとリード１６Ｆとを接続する金属細線の線長が短縮化される。

レチクル５４Ｇは、リード１６Ｇの右側上端に配置されており、具体的には、レチクル５４Ｇの外縁は、リード１６Ｇの右側側辺および上側側辺と重なり合うように配置されている。この様にすることで、半導体素子２４のボンディングパッド２８Ｇとリード１６Ｇとを接続する金属細線の線長が短縮化される。

図５（Ａ）を参照して、上記事項は、アイランド１２の右側に配置されるリード１６Ｂ、１６Ｃに関しても同様である。即ち、リード１６Ｂに関しては左側下端にレチクルが配置され離、リード１６Ｃに関しては左側上端にレチクルが配置される。

図７（Ａ）および図７（Ｂ）を参照して、次に、上記のように設定されたレチクルの中心部をターゲットにして、金属細線を接続する。具体的には、先ず、平面視でキャピラリ５２の中心部がレチクルの中心部と一致するように、キャピラリ５２とリード１６との平面視での相対的な位置を調整する。次に、キャピラリ５２の下端で金属細線２２をリード１６の上面に押しつけ、金属細線２２に対して超音波振動および熱エネルギーを加える。換言すると、リード１６の上面に圧着される金属細線２２の端部に対して、押圧力、超音波振動および熱エネルギーを加える。ここで、押圧力および超音波振動はキャピラリ５２により与えられ、熱エネルギーはリード１６が載置される治具を経由して例えば２００度程度に加熱される。

この様にすることで、金属細線２２の端部が平坦化されてリード１６の上面に圧着されてステッチ部２３が形成される。更に、不図示のクランパにて金属細線２２を固定した後に、キャピラリ５２を上方に引き上げることにより、ステッチ部２３の端部から金属細線２２が切断されて、ワイヤボンディングの工程が終了する。そして、このワイヤボンディングの工程を全てのリード１６に対して繰り返して行う。

具体的には、図７（Ｂ）を参照して、レチクル５４Ｅの中心部に相当するリード１６Ｅの上面と、ボンディングパッド２８Ｅとが、金属細線２２Ｅを経由して接続される。そして、レチクル５４Ｆの中心部に相当するリード１６Ｆの上面と、ボンディングパッド２８Ｆとが、金属細線２２Ｆを経由して接続される。更に、レチクル５４Ｇの中心部に相当するリード１６Ｇの上面とボンディングパッド２８Ｇとが、金属細線２２Ｇを経由して接続される。

上記したように、各レチクルの外縁は、半導体素子２４に面する各リードの側辺と重なり合うように設定されている。従って、各レチクルの中心をターゲットにしてワイヤボンディングを行うことにより、各金属細線とリードとがオーバーラップする長さを短くして、使用される金属細線の線長を短縮化できる。

更に、端部に配置されたリード１６Ｅに関しては、接続に用いられる金属細線２２Ｅの長さが比較的に長くなるが、半導体素子２４の側辺に対して平面視で直角に金属細線２２Ｅを形成することにより、その線長をできるだけ短くしている。

更に図７（Ａ）を参照して、本形態では、接続困難なダレ面１７Ａを避けた領域のリード１６上面に、金属細線２２の端部がステッチボンディングされる。具体的には、リード１６の先端から金属細線２２の端部までの距離をＬ１、ダレ面１７Ａの幅をＬ４、金属細線２２のステッチ部２３の長さをＬ２、ダレ面１７Ａとステッチ部２３とのマージンの長さをＬ３とすると、Ｌ１＝Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４となる。ここで、Ｌ１の具体的な長さは上記した通りであり、例えば０．２ｍｍ以下である。

上記したように、本実施の形態では、リードの先端部に設けられるダレ面１７Ａを避けてワイヤボンディングできるようにＬ１を設定し、半径がＬ１であるレチクルを基準にして上記のようにワイヤボンディングを行っている。また、このレチクルの外縁は、リード１６の側辺と一致している。この様にすることで、リード１６の先端を基準にして、金属細線２２がステッチボンディングされる位置が決定されるので、リード１６の位置や形状に関わらず、上記した距離Ｌ１は一定となり、金属細線２２の線長を短くことができる。

図８を参照して、次に、ユニット３２毎に樹脂封止を行う。図８（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図８（Ｂ）は本工程が終了した後のリードフレーム３０を示す平面図である。

図８（Ａ）を参照して、本工程で用いるモールド金型４０は、上金型４２と下金型４４からなり、上金型４２と下金型４４とを当接することによりキャビティ４６が構成される。本工程では、各ユニット３２を個別にモールド金型４０のキャビティ４６に収納した後に、キャビティ４６の内部に液状又は半固形状の封止樹脂を注入して樹脂封止を行っている。ここで、具体的な樹脂封止の方法としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドまたは、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いるインジェクションモールドが採用される。

キャビティ４６に封止樹脂を充填および硬化が終了した後は、上金型４２と下金型４４とを離間させて、各ユニット３２が樹脂封止されたリードフレーム３０を金型から取り出す。

本工程により、各ユニット３２に含まれるアイランド１２、半導体素子２４、金属細線２２およびリード１６が、封止樹脂２０により被覆される。

本形態では、アイランド１２の裏面も封止樹脂２０により被覆されるが、アイランド１２の下面を封止樹脂２０から外部に露出させても良い。

図８（Ｂ）を参照して、上記した樹脂封止の工程が終了した後は、各ユニット３２をリードフレーム３０の連結条帯３４、３６から分離して、個別の半導体装置を得る。具体的には、リード１６および吊りリード１２Ａを、リードフレーム３０から分離する。更に、ここでは、複数のリード１６の中間部を一体に連続させるタイバー１８も、リード１６から分離される。この分離には、打ち抜き金型を用いたプレス加工が採用される。

以上の工程が終了した後は、外部に導出するリード１６を所定形状に曲折加工する工程、封止樹脂２０に捺印を形成する工程、テスト工程等を経て、図１に示す構成の半導体装置が製造される。

上述の説明では、図８を参照して、各ユニット３２を個別に樹脂封止していたが、この樹脂封止の方法に替えて、ＭＡＰ（Ｍｏｌｄ Ａｒｒａｙ Ｐａｃｋａｇｅ）が採用されても良い。この場合は、マトリックス状に配置された多数個のユニット３２から成るブロックが、１つのキャビティに収納された後に一括して樹脂封止される。そして、樹脂封止の工程が終了した後に、各ユニット３２の境界にて封止樹脂およびリードを切断することにより、個別の半導体装置を得る。ＭＡＰにより半導体装置が製造される場合は、半導体装置の外形は封止樹脂から成る６面体となり、下面および側面にリードが露出する構造となる。

１０ 半導体装置
１２ アイランド
１２Ａ 吊りリード
１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆ、１６Ｇ、１６Ｈ リード
１７Ａ ダレ面
１７Ｂ 粗面
１８ タイバー
２０ 封止樹脂
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈ 金属細線
２３ ステッチ部
２４ 半導体素子
２６ 平坦化領域
２８、２８Ｅ、２８Ｆ、２８Ｇ、２８Ｈ ボンディングパッド
３０ リードフレーム
３２ ユニット
３４ 連結条帯
３６ 連結条帯
４０ モールド金型
４２ 上金型
４４ 下金型
４６ キャビティ
５０ 治具
５２ キャピラリ
５４、５４Ｅ、５４Ｆ、５４Ｇ レチクル

Claims (8)

1. アイランドと、
   前記アイランドに固着されると共に、複数のボンディングパッドが設けられた半導体素子と、
   前記半導体素子に一端が接近する複数のリードと、
   一端が前記半導体素子の前記ボンディングパッドに接続され、他端が前記リードの上面に接続された複数の金属細線と、
   前記アイランド、前記半導体素子、前記リードおよび前記金属細線を一体的に樹脂封止する封止樹脂と、を備え、
   前記複数のリードには、第１リードと、前記複数のリードが整列する方向に関して端部に配置されると共に一端が前記第１リードよりも内側に配置される第２リードが含まれ、
   前記金属細線には、前記第１リードと前記半導体素子とを接続する第１金属細線と、前記第２リードと前記半導体素子とを接続する第２金属細線とが含まれ、
   前記第１リードの側辺と前記第１金属細線の他端とが離間する距離と、前記第２リードの側辺と前記第２金属細線の他端とが離間する距離とは等しいことを特徴とする半導体装置。
2. 前記第２リードは、４隅に配置されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 前記第２金属細線は、平面視で前記半導体素子の側辺と直交することを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
4. 前記リードの側辺と前記金属細線の他端とが離間する距離は、前記金属細線の端部に設けられるステッチ部の幅と、前記リードの先端部に形成された異形部の幅と、前記ステッチ部と前記異形部との間に規定されたマージンの幅とを加算した長さと同等であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置
5. アイランドと、前記アイランドに一端が接近する複数のリードとを備え、記複数のリードには、第１リードと、前記複数のリードが整列する方向に関して端部に配置されると共に一端が前記第１リードよりも内側に位置する第２リードが含まれるリードフレームを用意する工程と、
   ボンディングパッドが設けられた半導体素子を前記アイランドの上面に固着する工程と、
   金属細線の一端を前記半導体素子の前記ボンディングパッドに接続する工程と、
   前記金属細線の他端を前記リードの上面に接続する工程と、を備え、
   前記金属細線の他端を前記リードの上面に接続する工程では、撮影手段により撮影された前記第１リードおよび前記第２リードの側辺にレチクルの外縁を重畳させ、前記レチクルの中心部に相当する前記第１リードおよび前記第２リードの上面に前記金属細線の他端を接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 前記第２リードと前記半導体素子とを接続する金属細線は、前記半導体素子の側辺に対して平面視で直交するように配置されることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記レチクルの半径は、前記金属細線の端部に設けられるステッチ部の幅と、前記リードの先端部に形成された異形部の幅と、前記ステッチ部と前記異形部との間に規定されたマージンの幅とを加算した長さと同等であることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記金属細線の他端を前記リードの上面に接続する工程では、
   前記リードの他端付近の下面を治具で支持することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。

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