(57)【要約】  金属細線によるループ高さが従来よりも更に低くされた薄型の半導体装置を提供する。  本発明の半導体装置は、金属細線（５１）を経由して半導体チップ（５４）のボンディングパッド（５５）と電極（５３Ｂ）とが接続される構成をとる。前記金属細線（５１）は、１ｓｔボンドから湾曲部（５７）を描き、湾曲部（５７）端部の曲折部（５９）を介して直線的な第２の延在部（６０）を有する。
2008117488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングパッドを有する半導体チップと、前記半導体チップの周囲に配置される電極と、前記ボンディングパッドと前記電極を電気的に接続する金属細線とを少なくとも有する半導体装置に於いて、
前記金属細線は、前記ボンディングパッドに一端が接続されて頂部が上方に湾曲する湾曲部と、前記湾曲部と曲折部を介して連続して前記電極に向かって直線的に延在される延在部と、を含むことを特徴とした半導体装置。
【請求項２】
ボンディングパッドを有する半導体チップと、前記半導体チップの周囲に配置される電極と、前記ボンディングパッドと前記電極を電気的に接続する金属細線とを少なくとも有する半導体装置に於いて、
前記金属細線は、前記ボンディングパッドに一端が接続されて頂部が上方に湾曲する第１の延在部と、前記第１の延在部と曲折部を介して連続して前記電極に向かって直線的に延在される第２の延在部と、前記第２の延在部の端部から前記電極に向かって下降する第３の延在部と、を含むことを特徴とした半導体装置。
【請求項３】
前記電極の表面から湾曲部の頂部までの高さは、７０μｍ以下であることを特徴とした請求の範囲第１項に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記電極の表面から前記第１の延在部の頂部までの高さは、７０μｍ以下であることを特徴とした請求の範囲第２項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属細線は、硬質部および軟質部の二領域で構成され、前記硬質部と前記軟質部の境界は、前記曲折部または前記曲折部よりも前記半導体チップ側に設けられることを特徴とした請求の範囲第１項または請求の範囲第２項のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２の延在部と前記第３の延在部との境界は、前記頂部と同等の高さまたは頂部よりも下方に設けられることを特徴とした請求の範囲第２項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体チップは、セラミック基板、プリント基板、フレキシブルシート基板またはシリコンインターポーザから成る実装基板に実装され、
前記電極は、前記実装基板の上面に設けられた導電パターンから構成され、全体を封止するための樹脂が設けられていることを特徴とした請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体チップ、前記電極および前記金属細線を封止する樹脂が設けられ、前記電極は導電板から成り、前記樹脂から外部に露出していることを特徴とした請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記湾曲部の軌跡は、円周の一部または楕円の一部を呈することを特徴とした請求の範囲第１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
キャピラリ、前記キャピラリの端部近傍に位置するスパーク手段およびクランパを少なくとも有するボンディング装置を使い、半導体チップと前記半導体チップの周囲に配置される電極とを金属細線を使って電気的に接続する半導体装置の製造方法に於いて、
前記スパーク手段で前記キャピラリの端部に金属ボールを形成する際、前記スパーク手段に流れる電流の時間を制御する事で、前記金属ボールから延在される金属細線の再結晶部分から成る硬質部の長さを制御する工程と、
前記金属ボールを前記半導体チップのボンディングパッドに接続する工程と、
前記キャピラリを使って、頂部が上方に湾曲した軌跡を描いた湾曲部である第１の延在部と、前記第１の延在部の終端部に設けられた曲折部と、前記電極に向かって直線状に延在される第２の延在部が形成されるように、前記金属ボールと一体の金属細線を曲折させる工程とを具備し、
前記金属細線を曲折させる工程では、前記硬質部の終端領域が前記曲折部、または前記曲折部よりも前記半導体チップ側に位置することを特徴とした半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属細線を採用した半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ＰＤＡ、ＤＶＣ、ＤＳＣといったポータブルエレクトロニクス機器の高機能化が加速するなか、こうした製品が市場で受け入れられるためには小型・軽量化が必須となっている。しかも地球温暖化の中、できる限り資源の使用を削減し、環境負荷を与えないものが求められている。当然、半導体装置も軽薄短小で更に材料の削減が求められている。
一方、半導体装置は、薄型が求められる事から金属細線の採用を否定し、フリップチップ実装、金属細線の代わりに導電板を用いる場合がある。しかし金属細線のボンディング技術は、長い歴史で培われ、信頼性の高い技術であることから、未だに採用し続けられている。
例えば、第８図は、典型的な半導体装置１００の断面図であり、アイランド１０１の上に固着された半導体チップ１０２と、アイランド１０１の周囲に一端が近接して配置されたリード１０３と、半導体チップ１０２のボンディングパッドと前記リード１０３とを電気的に接続する金属細線１０４Ａ（または１０４Ｂ）と、前記アイランド１０１、半導体チップ１０２、リード１０３、金属細線１０４Ａを封止する樹脂１０５とにより構成されている。
ここで金属細線１０４は、二種類示してあり、点線で示すものは古くから採用されている三角ループの金属細線１０４Ａで、実線で示されているものはＭ型のループの金属細線１０４Ｂである。
前者の金属細線１０４Ａは、頂部１０６までかなり高い。そのため、薄型パッケージに対応すれば、その頂部１０６の高さを低くする必要がある。しかし、頂部１０６の高さを低くしようとすると、頂部１０６から斜めに延在される金属細線１０４Ａは、半導体チップ１０２とショートする可能性があった。
そのため、ワイヤループの高さを低くし、しかも半導体チップ１０２と短絡しないような形状が発明されている。これがＭループと呼ばれるもので、例えば、特許第３２７６８９９号公報に記載されている。
第７図を参照して、上記したＭループの形状の金属細線１０４Ｂの製造方法を説明する。第７図（Ａ）は、キャピラリ１５０の軌跡を示す図であり、第７図（Ｂ）〜第７図（Ｈ）は、前記軌跡によって金属細線がどの様な形状を描いていくかを示す図である。また第７図（Ｂ）のキャピラリ１５０に配置された矢印は、第７図（Ａ）に示された符号および矢印の向きを示している。例えば、第７図（Ｂ）の矢印１５７は、第７図（Ａ）の３番目の矢印で、そこにも同じ符号を付した。つまり、第７図（Ｂ）に示す矢印は、キャピラリ１５０の上昇の過程を描いているわけである。
１．キャピラリ１５０は、例えば半導体チップのボンディングパッド１５１に１ｓｔボンドした後、矢印１５５、１５６、１５７の様に移動する。それにより第７図（Ｂ）に示す様に、金属細線は、右斜めに延在した後、上昇する金属細線を形作る。
２．第７図（Ａ）に示す矢印１５８の様に右側に移動させる。これにより第７図（Ｃ）に示す様に、金属細線は、左に凸の放物線を形作る。
３．第７図（Ａ）の矢印１５９の様に一定の高さまで上昇さ、その後に矢印１６０の様に水平方向に移動し、更に矢印１６１の様に垂直方向で下降させる。これにより第７図（Ｆ）の如く、Ｍループの中央の溝１６５が形成される。
４．第７図（Ａ）に矢印１６２の如く垂直方向に上昇し、キャピラリ１５０と一緒に備えられているクランパで金属細線を保持し、矢印１６３の様に、ループを描いて電極１５２の上面にセカンドボンドする。これにより、第７図（Ｈ）の様に、Ｍループを形作ることが可能となる。
【発明の開示】
【０００３】
前述した従来技術であれば、第７図（Ｈ）の曲折部１６６がチップ端１１０の外側に位置されるように形成され、金属細線の高さを低くできると同時に、チップ端１１０と金属細線１０４Ｂとの離間距離を保つことができる。
つまりパッケージの厚みを薄くできると同時に金属細線の短絡を防止できるものである。
しかしながら、携帯機器の進歩により、より以上の軽薄短小が求められ、このループ高さが更に低い接続方法が求められている。
本発明は、ボンディングパッドを有する半導体チップと、前記半導体チップの周囲に配置される電極と、前記ボンディングパッドと前記電極を電気的に接続する金属細線とを少なくとも有する半導体装置に於いて、前記金属細線は、前記ボンディングパッドに一端が接続されて頂部が上方に湾曲する湾曲部と、前記湾曲部と曲折部を介して連続して前記電極に向かって直線的に延在される延在部と、を含むことを特徴とする。
更に本発明は、ボンディングパッドを有する半導体チップと、前記半導体チップの周囲に配置される電極と、前記ボンディングパッドと前記電極を電気的に接続する金属細線とを少なくとも有する半導体装置に於いて、前記金属細線は、前記ボンディングパッドに一端が接続されて頂部が上方に湾曲する第１の延在部と、前記第１の延在部と曲折部を介して連続して前記電極に向かって直線的に延在される第２の延在部と、前記第２の延在部の端部から前記電極に向かって下降する第３の延在部と、を含むことを特徴とする。
更に本発明は、キャピラリ、前記キャピラリの端部近傍に位置するスパーク手段およびクランパを少なくとも有するボンディング装置を使い、半導体チップと前記半導体チップの周囲に配置される電極とを金属細線を使って電気的に接続する半導体装置の製造方法に於いて、前記スパーク手段で前記キャピラリの端部に金属ボールを形成する際、前記スパーク手段に流れる電流の時間を制御する事で、前記金属ボールから延在される金属細線の再結晶部分から成る硬質部の長さを制御する工程と、前記金属ボールを前記半導体チップのボンディングパッドに接続する工程と、前記キャピラリを使って、頂部が上方に湾曲した軌跡を描いた湾曲部である第１の延在部と、前記第１の延在部の終端部に設けられた曲折部と、前記電極に向かって直線状に延在される第２の延在部が形成されるように、前記金属ボールと一体の金属細線を曲折させる工程とを具備し、前記金属細線を曲折させる工程では、前記硬質部の終端領域が前記曲折部、または前記曲折部よりも前記半導体チップ側に位置することを特徴とする。
半導体チップのボンディングパッドと電極との間の金属細線に於いて、１ｓｔボンド及びその近傍で、実質的に円を切った形状または半楕円（楕円を途中で切った上半分）の軌跡が設けられた湾曲部を形付けると、湾曲部の端に曲折部を形付けられる。
このことから、曲折部より２ｎｄボンド側に、水平でしかも湾曲部の頂部よりも低い水平部を延在できるため、金属細線のループ高さを低くでき、結局は、半導体装置の厚みを薄くする事ができる。
これは、過去からの歴史に積まれた信頼性の高いワイヤボンディング法で実現できるため、薄型パッケージであっても信頼の高いパッケージを実現できる。
またこの曲折部は、ボンディグ装置の金属ボールを形成するスパーク手段により調整が可能である。つまりこのスパーク手段により、再結晶部分の硬質部を長くも短くもでき、短くすれば湾曲部の高さを低く抑えられ、しかも硬質部とこれより軟らかな軟質部の境界およびその近傍は、曲折部の形成が容易であることから、第１図、第２図に示す金属細線の形状が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
第１図は本発明の半導体装置を説明する図であり、第２図は本発明に採用される金属細線のワイヤループを説明する図であり、第３図は本発明の半導体装置を説明する図であり、第４図は本発明の製造方法を説明する図であり、第５図は本発明の製造方法を説明する図であり、第６図は本発明の製造方法を説明する図であり、第７図は従来のワイヤループを説明する図であり、第８図は従来の半導体装置を説明する図である。
【符号の説明】
【０００５】
３１    アイランド                        ８０      曲折部
３２    半導体チップ                      ８１      曲折部
３３    インナーリード                    ８２      曲折部
３４    ボンディングパッド                ８３      矢印
３５    金属細線                          １００    半導体装置
３６    封止樹脂                          １０１    アイランド
４０    セラミック基板                    １０２    半導体チップ
４１    セラミック基板                    １０３    リード
４２    半導体チップ                      １０４Ａ  金属細線（三角ループ）
４３    電極                              １０４Ｂ  金属細線（Ｍ型ループ）
４４    スルーホール                      １０５    封止樹脂
４５    電極                              １０６    頂部
５１    金属細線                          １１０    チップ端
５２    実装基板                          １５０    キャピラリ
５３Ａ  電極                              １５１    ボンディングパッド
５３Ｂ  電極                              １５５    矢印
５４    半導体チップ                      １５６    矢印
５５    ボンディングパッド                １５７    矢印
５６Ａ  １ｓｔボンド                      １５８    矢印
５６Ｂ  ２ｎｄボンド                      １５９    矢印
５７    湾曲部                            １６０    矢印
５８    頂部                              １６１    矢印
５９    湾曲部の他端（第１の曲折部）      １６２    矢印
６０    第２の延在部                      １６３    矢印
６１    第２の曲折部                      １６５    溝
６２    第３の延存部                      １６６    曲折部
７０    ワイヤボンディング装置            ２００    １ｓｔボンド
７１    金属細線                          ２０２    曲折部
７２    キャピラリ                        ＣＲ１    太線
７４    符号                              ＣＲ２    太線
Ａ        矢印
Ｃ        湾曲部の矢印ライン
Ｄ        矢印
Ｚ        境界
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
一般に金属細線を使ったワイヤのループは、第８図の点線で示され、三角ループを描く。これは、１ｓｔボンド２００の部分でボールボンドした後、金属細線を上方に延在させ、その後、頂部１０６において曲折部を設け、その後で、斜め下方に延在させているため、一般には三角ループを描く。
また第８図の実線も同様である。簡単に考えれば、三角ループの金属細線１０４Ａの頂部１０６を上から押し下げれば、頭部をＭ字形状にすることができる。しかし曲折部２０２から２ｎｄボンドに到る金属細線１０４Ｂの軌跡は、三角ループ１０４Ａと同様に、斜め下に実質直線状の軌跡（以下直線状の延在部と呼ぶ）を描く。そのため、三角ループ、Ｍループにおいて、直線状の延在部、具体的には符号１０４Ａ、１０４Ｂの引出し線が指している部分は、程度の差はあるだろうが、チップのコーナーと接触する可能性がある。
上記問題を解決するために、この直線状の延在部１０４Ａ、１０４Ｂの途中で水平に延在させる構造が考えられる。例えば、金属細線１０４Ａでは、黒丸Ａ、金属細線１０４Ｂでは、黒丸Ｂの部分で水平に延在されれば、チップの周囲、つまりチップのコーナーでのショートは、抑止できる。
本発明は、この点が考慮され、しかも頂部の低いワイヤループが形成される。第１図および第３図は、本発明を適用した半導体装置の構造を示し、第２図、第４図〜第６図は、その具体的構造またはその製造方法について説明するものである。
まず金属細線５１の形状について第２図を参照して説明する。ここで、金属細線５１と電気的に接続される電極は、リードフレームのインナーリード、実装基板５２に設けられた電極等が考えられるが、図面では、実装基板を採用した。
実装基板５２としては、プリント基板やフレキシブルシート等から成る樹脂基板、セラミック基板、ガラス基板、金属基板およびＳｉ基板等が考えられる。樹脂基板としては、主にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等が採用されるが、この限りではない。またセラミック基板としては、アルミナ焼結体が主として採用されるが、絶縁材料であれば、材料に限定されない。更に金属基板は、アルミニウム基板、またはＣｕ基板が採用され、導電パターンとの絶縁が考慮されて、基板の表面には絶縁膜が形成されている。更にＳｉ基板は、一般にはＳｉインターポーザと呼ばれ、載置される半導体チップとの熱膨張係数を一致させるために、基板自体がＳｉである。またＳｉは、半導体材料であることから、一般には表面がＳｉ酸化膜により被覆され、このＳｉ酸化膜等は熱酸化、ＣＶＤ、スパッタリング等で形成されている。
また全ての実装基板において、スルーホールが多用された導電パターンが多層に形成されても良い。この場合、図で示す電極５３Ａ、５３Ｂは、Ｃｕを主材料とし最上層に形成されたものと考えればよい。
ここで、電極５３Ａは、半導体チップ５４が実装されていることから、ここではアイランドとして機能している。ここで、半導体チップ５４の裏面を電極５３Ａの上面に固着させる接着材は、半田や導電性ペースト等の導電性接着材または絶縁性接着材が採用される。半導体チップ５４の裏面が所定の電圧に固定されるのであれば、この接着材として導電性接着材が採用される。一方、半導体チップ５４の裏面が電気的にフローティングの場合は、絶縁性の接着剤を用いて半導体チップ５４が実装される。電極５３Ｂは、例えばＣｕから成る電極で、２ｎｄボンド対応のために、表面には、例えばＮｉ、その上にＡｕが被覆されている。
また半導体チップ５４は、ディスクリート型トランジスタ、ＩＣ等でよく、最表面には、ボンディングパッド５５が露出している。この金属細線５１のボンディングパッド５５が１ｓｔボンド５６Ａで、金属細線５１の一端がボールボンドで接続されている。一方、金属細線５１の他端は、２ｎｄボンド５６Ｂ（電極５３Ｂの上面）に接続され、スティッチボンドされている。
この金属細線５１の一端がボールボンドされた部分の付け根から、実質的に湾曲部５７を描き、その頂部５８を含めて上に凸で形成される。金属細線５１の軌跡形状としては、実質的に、円を途中で切った形状または楕円を途中で切った形状である。つまり１ｓｔボンドから湾曲部５７の一端が始まり、湾曲部５７の他端５９で第１の延在部５７が終端する。ここで、この湾曲部は、三角形の如き形状でも良い。
この湾曲部５７の他端５９が、金属細線５１の曲折部でもあり、そこから第２の延在部６０として金属細線５１は紙面上にて左側（電極５３Ｂ側）に直線的に延在されている。第２の延在部６０は、実装基板５２の上面に対して平行に（水平に）延在している。具体的には、電極５３Ｂの高さが、第２の延在部６０の位置よりも下方に位置しているため、第２の延在部の他端には第２の曲折部６１が形成され、ここから電極５３Ｂへと下降し、２ｎｄボンドされている。第２の曲折部６１から斜め下方に延在して電極５３Ｂに到るまでの部分は第３の延在部６２となる。
ここで金属ボールから第１の曲折部５９までの金属細線５１に沿った長さは、約１００μｍ±１０μｍ、ボンディングパッド５５の表面から湾曲部の頂部５８までの高さは、約６０μｍ〜７０μｍである。具体的に説明すれば、湾曲部５７の矢印ラインＣの長さが１００μｍ±１０μｍで、矢印Ｄライン（頂部５８からパッド５５の表面までの長さ）が６０〜７０μｍであるため、湾曲部５７の形状は完全な円ではなく、どちらかと言えば楕円である。また、湾曲部５７の形状は、円や楕円の一部分を切った様にも見える。
本発明は、この湾曲部５７を形成することに意味がある。つまりこの湾曲部５７の他端５９に金属の癖をつける事が可能となり、そこから水平、または直線状に第２の延在部６０が設けられる事に意味がある。この第２の延在部６０は、例えば、頂部５８の高さを超えるまで延在されることなく、２ｎｄボンドされれば、この一連のワイヤループは、頂部５８で決定付けられる。
更に、金属細線５１の形状を、第１図の左側の金属細線７０を参照して説明する。左側の金属細線７０は、右側の金属細線７１と同一ワイヤを採用しているが、位置関係を説明するため、第１図では金属細線７０を細線で示している。点線の細線７２は、第２の延在部６０が実質直線状に延在されている事を説明し、第３の延在部６２は、どちらにしても下降する。従って、この境界である第２の曲折部６１が頂部５８の高さよりも低く設定されれば、金属細線７０の高さは、頂部５８で決定付けられる。この様に、第２の曲折部６１の位置が湾曲部５７の頂部５８よりも下方に位置する範囲内でよく、直線状の第２の延在部６０は、やや斜め上に延在されても良い。当然であるが、第２の延在部６０は、水平または下降されても良い。
そして必要によってであるが、本半導体装置として樹脂封止が必要であれば、実装基板５２全体が絶縁樹脂で封止される。これは、ポッディング、トランスファーモールド、インジェクションモールド等で実現される。またケースで封止する場合は、その中が中空であったりする。よって実装基板５２の表面に樹脂が設けられない場合もある。
前述した様に、第１図は、第２図の変形例である。１ｓｔボンドの位置よりも２ｎｄボンドの高さを高くしている。これは、電極５３Ｂの厚みを、半導体チップ５４のボンディングパッドの高さよりも高くして、第１の曲折部５９を半導体チップ５４、または半導体チップ５４のコーナーから遠ざけている。前述した様に、湾曲部５７、第１の曲折部５９、斜め上ではあるが直線状の第２の延在部６０、更には第２の曲折部６１、第３の延在部６２が設けられている。
そして第２の曲折部６１が頂部５８よりも下に位置するように設けられて、そこから２ｎｄボンドへと下降している。よって全体のパッケージの厚みは、この湾曲部５７のサイズにより決定付けられる。
続いて、この湾曲部５７のサイズの決定方法について説明する。第４図は、その決定方法について説明するものである。第４図（Ａ）、第４図（Ｂ）は、ワイヤボンディング装置７０に金属細線７１が取り付けられた構図を示すものである。キャピラリ７２は、ボンディングするためのヘッドであり、クランパ７３は、金属細線７１を切断する際、金属細線７１を保持するものである。更に金属細線７１の端部に位置する符号７４は、スパーク手段である。これら３つの手段は、一般にはボンディング装置に一体で取り付けられている。
キャピラリ７２の中心にある中空部は金属細線７１が通過しており、キャピラリ７２の端部から所定の長さの金属細線７１が繰り出されてある。そして、スパーク手段７４は、溶融手段で、金属細線７１の端部を第４図（Ｂ）の如く、ボール状に形成している。
ポイントは、スパーク電流の値、通電時間により、金属ボールが形成される点である。この溶融した部分は、高温になった後に冷やされる。よって第４図（Ｂ）の如く、点でハッチングされている様に多結晶状態の再結晶部が金属細線７１に形成される。この部分は、一般に加熱して冷却させるため、焼入れに相当する部分である。例えば、田中電子工業株式会社の製品カタログでは、Ｈｅａｔ  Ａｆｆｅｃｔｅｄ  Ｚｏｎｅ（熱影響部）とよび、頭文字をとりＨＡＺと呼んでおり、通常のボンディング装置であれば、必ず発生するものである。この多結晶が形成される部分の金属細線７１の長さは、例えば、８５μｍ〜１３０μｍ程度である。
第４図（Ｃ）に示す様に、以下に示す材料、ＧＬＦ、ＧＭＧのＡｕ線で以下の実験をしてみた。スパーク電流の値を２７．５ｍＡ、通電時間を０．５ｍｓｅｃと一定にして、ＨＡＺの長さを調べてみた。両者の線径は、２３μｍである。加熱・冷却条件は、装置が同じため、同一条件であるとみなした。
その結果、ＨＡＺの長さは、ＧＬＦの場合１１０〜１３０μｍ、ＧＭＧの場合１５０〜１７０μｍとなり、そのループ高さはそれぞれ、６２μｍ、７０μｍと成った。
ここでＡｕ線等の金属細線７１は、色々なタイプに分けられ、カタログでは、例えば以下のようなタイプにより分けられている。簡単にそのカタログに沿って説明すれば、ＧＭＧ、ＧＭＨは、高強度Ａｕ線、ＧＬＦは、超低ループ用Ａｕ線、ＧＦＣ、ＧＦＤは、ファインピッチ用Ａｕ線と色々なタイプに分けられる。
これは、ＧＭＧは、高硬度であり、ＧＬＦよりも硬質であることから、結晶構造も密で熱伝導率が高いのではないかと推察される。
またＨＡＺの長さは、通電時間を一定にし、スパーク電流を変えたり、スパーク電流を一定にして、通電時間を変えたり、両者を変えることにより変えることも可能である。さらには、キャピラリの放熱性を変えるために、材料の選択をしたり、冷却または保温性能を別途機械的なものに頼ってみても良い。これは、溶かすときのエネルギーの量、その後の冷却スピードで調整できる。
第４図（Ｃ）の様に、ＨＡＺが短ければ、ループ高さも短くなることがわかる。これは、一概には言えないが、以下のことも説明できる。つまり同一材料で、ＨＡＺの長さが異なるものを用意したら、ＨＡＺの長い方が、ループ高さは高くなると考えられる。つまり硬いと加工癖が付けにくく、その分高さが高くなってしまうことが一因として考えられる。
ここで、金属細線７１は、硬質部である再結晶部と、前記再結晶部よりも軟質の非再結晶部の二領域に分けられるため、両者の境界をＺとして説明する。極端であるが、繊維から成る綴り紐を２０ｃｍだけ用意し、右端から５ｃｍだけ、接着剤を含浸させたとする。つまり右側５ｃｍは、硬く、左１５ｃｍは、軟らかい状態の紐が用意され、軟らかな部分の紐を持ち上げたなら、その境界Ｚで折れ曲がるだろう。また金属細線であるため、塑性変形が可能であることから、Ｚと近接しているがその近傍で折り曲げやすい。
実際にこのＺの部分がどこに位置するのか、その位置を見てみると、第２図に示した矢印に成る。つまり矢印Ａの部分が、再結晶部（硬質部）であり、Ｚの位置は、太線ＣＲ１であったり、ＣＲ２であったりする。これは、後述するキャピラリ７２により第１の曲折部５９が形付けられるため、第１の曲折部５９が境界Ｚよりも若干２ｎｄボンド側にずれているからである。換言すると、金属細線５１における境界Ｚの位置は、第１の曲折部５９または第１の曲折部５９よりも半導体チップ側に配置されるのが好適である。
この様に、境界よりも２ｎｄボンド側にずれた柔らかな部分で、第１の曲折部５９を設ければ、この加工に使われる外力（応力）が少なくてすみ、１ｓｔボンドへの応力が少なくてすみ、信頼性が向上する。
どちらにしても硬質である再結晶部で湾曲部５７を形成し、この湾曲部５７の他端で曲折部５９を形成する事で、第２の延在部６０、第３の延在部６２は、頂部５８よりも下方に位置させることができる。
第５図は、キャピラリ１５０の軌跡を示し、その結果、形成される金属細線の形状を第６図に示した。
１．第５図に示す様に、キャピラリ１５０は、例えば半導体チップのボンディングパッドに１ｓｔボンドした後、斜め右上に延在された後、曲折部８０を介して、ある角度を持って斜め左上に移動する。それにより第６図（Ａ）に示す様に、金属細線は、右に凸の放物線を形作る。
２．第５図に示す様に、曲折部８１を介して斜め右上に移動した後、曲折部８２を介して下方に移動し、更に、曲折部８２’を介して左斜め上に移動させる。ここで曲折部８２、８２’の間隔は、非常に短くしてある。その結果、第６図（Ｂ）に示す様に、金属細線は、湾曲部の他端で曲折部８２を介して直線の第２の延在部を描き、まるで釣り針の如き形状を呈する。
３．第５図の様に直線部分の長さを長くした状態で、矢印８３の如く下降させる。これにより第６図（Ｃ）の如く、斜め左上に持ち上がっていた端部が、下降し第２図の如き、形状ができる。
以上説明した如く、釣り針の如き湾曲部と直線状の延在部が設けられることで、頂部が湾曲部で決定つけられる。よってこの湾曲部をできるだけ小さくすれば、頂部を更に低くできる。
第３図（Ａ）は、この釣り針形状のワイヤループを、リードフレームを採用したパッケージに適用したものである。アイランド３１の上には、半導体チップ３２が固着され、アイランド３１の近傍には、一端が近接配置されたインナーリード３３が配置されている。そして半導体チップ３２のボンディングパッド３４を１ｓｔボンド、インナーリード３３を２ｎｄボンドされる金属細線３５が形成される。そして、アイランド表面、半導体チップ、金属細線およびインナーリードを封止する樹脂３６が設けられている。
金属細線３５は、第２図の形状でなり、ワイヤループの高さを低く設定できるため、パッケージ厚みを薄くする事ができる。
第３図（Ｂ）は、同様にこの釣り針形状のワイヤループをセラミック基板に適用したものである。アルミナから成るセラミック基板４０、４１が積層されている。下方のセラミック基板４０の中央は、半導体チップ４２の配置領域となるように、上方のセラミック基板４１は、設けられていない。この配置領域には、絶縁性または導電性の接着剤が設けられて、半導体チップ４２が固着されている。また、半導体チップ４２の配置領域の周囲には、上方のセラミック基板４１が位置し、電極４３が設けられている。ここでは、下からＮｉ、Ａｕが焼結されることで、電極４３が形成されている。またこの電極４３の下方には、スルーホール４４が設けられ、ここにはＷ（タングステン）等の金属が埋め込まれている。下方のセラミック基板４０の端部には、このＷが露出しており、Ｗの裏面と側部を覆うようにＡｕからなる電極４５が形成されている。
また半導体チップ４２のボンディングパッドと電極４３は、本発明の金属細線により接続されている。これも金属細線は、第２図の形状でなり、ワイヤループの高さを低く設定できるため、パッケージ厚みを薄くする事ができる。ここで２枚の積層されたセラミック基板は、若干上に凸で反るため、半導体チップ表面は、電極４３よりも下方に設定されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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