(57)【要約】【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の製造方法および半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法では、リード１６Ａ−１６Ｄの先端部をＣＣＤカメラで撮影することにより画像を取得し、この画像に映し出されるリード１６Ａ−１６Ｄの先端部に、レクチル５４Ａ−５４Ｄを重畳している。その後に、レクチル５４Ａ−５４Ｄの中央部と重なり合うリード１６Ａ−１６Ｄの上面に、金属細線２２の端部をワイヤボンディングしている。この様にすることで、各リード１６Ａ−１６Ｄと金属細線２２とが重畳する長さが短縮化されるので、金属細線２２に係る材料コストが低減される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイランドと、前記アイランドの近傍に一端が配置されて他端が外部に向かって延在するリードとを備えたリードフレームを用意する工程と、
上面に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リードの先端部にレチクルの外縁を重畳させ、前記レチクルの中心に相当する前記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。
【請求項２】
前記レチクルの外縁を、前記リードの先端中央部に重畳させることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
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２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
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３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
アイランドと、
前記アイランドに固着されると共に上面に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、を備え、
前記複数のリードには、第１リードと、前記第1リードよりも長手方向が前記半導体素子の側辺に対して傾斜して配置された第２リードとが含まれ、
前記複数の金属細線には、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リードの一端と前記第１金属細線の他端とが離間する距離と、前記第２リードの一端と前記第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。
【請求項６】
前記アイランドの一側辺に沿って配置された複数個の前記リードの先端部は、全体として、中央部が端部よりも外側に膨らむ円弧状を呈することを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記金属細線の他端が接続される領域の前記リードは、プレス加工により平坦化された面であることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記リードの一端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７記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置に関し、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の製造方法および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）は図９（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図である。
【０００４】
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、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。
【０００５】
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電極はリード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。
【０００６】
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。
【０００７】
吊りリード１０４Ａ−１０４Ｄは、一端がアイランド１０２の角部と連続して他端は封止樹脂１２０から外部に導出している。これらの吊りリード１０４Ａ−１０４Ｄは、製造工程の途中段階にて、アイランド１０２とリードフレーム（不図示）とを機械的に連結させる機能を有する。
【０００８】
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電極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方の金属細線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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０５−２１８２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記した構成の半導体装置１００では、実装される半導体素子１２４の種類によって、リード１０６およびアイランド１０２の形状およびサイズが若干異なる。即ち、半導体装置１００に内蔵される半導体素子１２４の種類によって、リード１０６およびアイランド１０２の材料となるリードフレームの形状が異なる。このことから、リード１０６の内側端部とアイランド１２とが離間する距離Ｌ１２も、製造される半導体装置１００の種類によって異なるようになる。
【００１１】
しかしながら、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、図９（Ｂ）を参照して、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。
【００１２】
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。
【００１３】
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の製造方法および半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、アイランドと、前記アイランドの近傍に一端が配置されて他端が外部に向かって延在するリードとを備えたリードフレームを用意する工程と、上面に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リードの先端部にレチクルの外縁を重畳させ、前記レチクルの中心に相当する前記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。
【００１５】
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上面に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、を備え、前記複数のリードには、第１リードと、前記第1リードよりも長手方向が前記半導体素子の側辺に対して傾斜して配置された第２リードとが含まれ、前記複数の金属細線には、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リードの一端と前記第１金属細線の他端とが離間する距離と、前記第２リードの一端と前記第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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、リードの形状および位置に関わらず、半導体素子に接近する方のリードの先端部付近に、金属細線の他端をワイヤボンディングすることが可能となる。従って、ワイヤボンディングの位置を共通化していた背景技術と比較すると、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材料コストを低減することが可能となる。
【００１７】
更に本発明によれば、上記したリードには、半導体素子の側辺に対して平面視で直角に配置された第１リードと、傾斜して配置された第２リードとが含まれる。そして、半導体素子側のリードの端部と金属細線の他端との距離を、第１リードと第２リードとで同等にしている。この様にすることで、金属細線の線長の不揃いが解消され、結果的に半導体装置全体で使用される金属細線の長さが短縮化される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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）は断面図であり、（Ｃ）は拡大された断面図であり、（Ｄ）は拡大された平面図であり、（Ｅ）は拡大された他の断面図である。
【図２】本発明の半導体装置を示す図であり、（Ａ）はリードおよびアイランドを抜き出して示す平面図であり、（Ｂ）および（Ｃ）はリードの先端部を示す平面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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）は平面図であり、（Ｃ）は断面図である。
【図８】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。
【図９】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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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）は断面図であり、図１（Ｃ）はリード１６の端部を拡大して示す断面図であり、図１（Ｄ）はリード１６の端部を拡大して示す平面図であり、図１（Ｅ）は他の形態のリード１６の形状を示す断面図である。
【００２０】
図１の各図を参照して、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の周囲に放射状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。
【００２１】
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４つの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、Ｓｍａｌｌ  Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ（ＳＱＦＰ）と称されている。また、半導体装置１０の構造としては、リードが外部に突出しないＱｕａｄ  ｆｌａｔ  ｎｏ  ｌｅａｄ  ｐａｃｋａｇｅ（ＱＦＮ）が採用されても良い。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。
【００２２】
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。
【００２３】
半導体素子２４は、上面に多数個の電極（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。
【００２４】
アイランド１２の周囲にはリード１６が放射状に配置されている。リード１６は半導体素子２４と電気的に接続される。ここで、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。
【００２５】
リード１６は、アイランド１２（半導体素子２４）の４つの側辺に沿って複数が配置されており、一端がアイランド１２（半導体素子２４）の近傍に位置し、他端が封止樹脂２０から外部に導出して曲折加工されている。アイランド１２に接近する側のリード１６の端部付近の上面には、金属細線２２が接続される。
【００２６】
更に、リード１６は、例えば数百個程度設けられる半導体素子２４の電極に対応して設けられるので、狭い領域に多数個のリード１６が密集して配置される。更にまた、金属細線２２の線長を短くするためにリード１６の内側の端部は、半導体素子２４が固着されるアイランド１２の近傍まで接近している。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。
【００２７】
金属細線２２は、半導体素子の上面に設けられた電極とリード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電極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。
【００２８】
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。
【００２９】
図１（Ｂ）を参照して、本形態では、リード１６の内側の端部と金属細線２２が接続される箇所までの距離Ｌ１を、例えば、０．２ｍｍ以下としており背景技術よりも短くしている。このことにより、金属細線２２が数百本形成される半導体装置１０全体としては、金属細線２２の長さを数百ｍｍ以上短縮化してコストダウンすることができる。
【００３０】
図１（Ｃ）および図１（Ｄ）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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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２２Ａ（フレア）の長さをＬ２、ステッチ部２２Ａ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。
【００３５】
ここで、ステッチ部２２Ａ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２２Ａも長くなる。このことから、ステッチ部２２Ａ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。
【００３６】
一例として、金属細線２２の直径が２０μｍの場合、ステッチ部２２Ａ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。
【００３７】
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。更には、金属細線２２が接続される位置が、ワイヤボンディングの工程にて使用される治具により規制されないので、背景技術の如く距離Ｌ１が必要以上に長くなることが防止される。この事項については、図６（Ａ）を参照して後述する。
【００３８】
図１（Ｅ）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。
【００３９】
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。
【００４０】
更に、図１（Ｃ）および図１（Ｅ）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。
【００４１】
図２を参照して、リード１６の形状を説明する。図２（Ａ）は半導体装置を構成するリード１６およびアイランド１２を主に示す平面図であり、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）はリードを拡大して示す平面図である。
【００４２】
図２（Ａ）を参照して、多数のリード１６は、四角形状のアイランド１２を囲むように放射状に配置されている。そして、リード１６の内側の端部は、直線状に配置されるのではなく、円弧状に配置されている。
【００４３】
具体的には、紙面上にてアイランド１２の上側の側辺に沿って配置される複数のリード１６を参照すると、アイランド１２に接近する方のリード１６の端部は、全体として、中央部の方が左右両端部よりも外側（紙面上では上側）に膨らむ円弧を呈するように配置されている。この様にすることで、各リード１６と半導体素子とを接続する金属細線の長さを均一化することができる。
【００４４】
具体的には、仮にリード１６の内側の端部を直線状に配置させると、中央部に配置されたリード１６Ａの接続に用いられる金属細線２２よりも、端部に配置されたリード１６Ｄの接続に用いられる金属細線２２の方が長くなってしまう。この理由は、中央部に配置されたリード１６Ａの接続に用いられる金属細線２２がアイランドの側辺に対して直角の最短距離で形成されるのに対し、端部に配置されたリード１６Ｄの接続に用いられる金属細線２２は傾斜して配置されるからである。このことは、全体としての金属細線の線長が増大してコスト高を招く。
【００４５】
上記のように、複数のリード１６の端部が全体として円弧を呈するように配置することにより、端部に配置されたリード１６Ｄの先端部が、半導体素子２４に接近するようになり、両者を接続する金属細線の線長が短くなる。即ち、中央部に配置されたリード１６Ａを接続する金属細線２２の長さと、端部に配置されたリード１６Ｄを接続する金属細線２２の長さが均一化される。従って、全体としての金属細線の使用量が低減されて材料コストが低減される。
【００４６】
図２（Ｂ）および図２（Ｃ）を参照して、本実施の形態では金属細線２２とリードとがオーバーラップする長さを均一にしている。図２（Ｂ）は半導体装置１０の中央部付近に配置されるリード１６Ａを示す平面図であり、図２（Ｃ）は半導体装置１０の端部に配置されるリード１６Ｄを示す平面図である。
【００４７】
図２（Ｂ）を参照して、リード１６Ａの端部付近の上面に、金属細線２２の端部がステッチボンディングされている。紙面上に於けるリード１６Ａの下端と、金属細線２２の上端とが離間する距離（Ｌ１Ａ）は、図１（Ｃ）等に示したＬ１と同様であり、例えば０．２ｍｍ以下である。
【００４８】
図２（Ｃ）に示すリード１６Ｄは、上記したリード１６Ａと比較すると半導体素子２４の側辺に対して傾斜して配置されている。そして、紙面上に於けるリード１６Ｄの下端から、金属細線２２の上端までの距離Ｌ１Ｂは、リード１６Ａの場合と同様の０．２ｍｍ以下に設定されている。更に、距離Ｌ１Ｂは、リード１６Ｄの下端部側辺の中央部を起点として設定されている。このようにすることで、リード１６Ｄが、平面視で細長い平行四辺形を呈するものであっても、距離Ｌ１Ｂを一定にして、金属細線２２の線長を均一にすることができる。
【００４９】
本形態では、上記のように、金属細線２２とリード１６とがオーバーラップする長さ（図２（Ｂ）に示す距離Ｌ１Ａ、図２（Ｃ）に示す距離Ｌ１Ｂ）を、全てのリード１６に関して一定としている。この様にすることで、金属細線２２とリード１６とが余分にオーバーラップすることにより、金属細線２２が余計に長くなり材料コストが増大することが抑制される。
【００５０】
更に本形態では、図２（Ａ）を参照して、４つの支持テープ１８Ａ−１８Ｄを介して、複数のリード１６は吊りリード１４Ａ−１４Ｄに固定されている。
【００５１】
先ず、吊りリード１４Ａ−１４Ｄは、各々がアイランド１２の角部から外部まで導出している。これらの吊りリード１４Ａ−１４Ｄは、半導体装置１０の製造工程に於いて、アイランド１２をリードフレーム３０（図３参照）に固定する働きを備えている。
【００５２】
各支持テープの具体的な構成を説明する。支持テープ１８Ａの左側の端部は吊りリード１４Ａの上面に貼着され、右側の端部は吊りリード１４Ｂの上面に貼着されている。そして、支持テープ１８Ａの中間部は、アイランド１２の上側の側辺に沿って配置されたリード１６の上面に貼着されている。このことにより、支持テープ１８Ａを介して、複数のリード１６が吊りリード１４Ａ、１４Ｂに固定される。この結果、製造工程の途中段階に於けるリード１６の変形が防止されている。
【００５３】
同様に、支持テープ１８Ｂの紙面上に於ける上側の端部は吊りリード１４Ｂに貼着され、下側の端部は吊りリード１４Ｄに貼着される。そして、支持テープ１８Ｂの中間部はアイランド１２の右側の側面に沿って配置されたリード１６に貼着される。また、支持テープ１８Ｃの左側の端部は吊りリード１４Ｃに貼着され、右側の端部は吊りリード１４Ｄに貼着され、中間部はリード１６に貼着されている。更に、支持テープ１８Ｄの上側の端部は吊りリード１４Ａに貼着され、下側の端部は吊りリード１４Ｃに貼着され、中間部はリード１６に貼着される。
【００５４】
使用される支持テープ１８Ａ−１８Ｄは、カプトン（登録商標）テープ等の耐熱性に優れた樹脂テープの下面に接着剤層が設けられており、リード１６が配列される方向に対して細長い形状を呈している。ここでは、４つの分離された支持テープ１８Ａ−１８Ｄが全体として枠形状を呈しているが、枠状に一体成形された支持テープが採用されても良い。しかしながら、材料である一枚のシートから枠状の支持テープを切り出そうとすると、支持テープとして活用されずに廃棄されるシートの部分が大きくなりコスト高を招く。従って、４つの分離された帯状の支持テープ１８Ａ−１８Ｄを採用することにより、材料となるシートから無駄なく帯状の支持テープ１８Ａ−１８Ｄを切り出せるので、コストが安くなる。更に、本形態では、支持テープ１８Ａ−１８Ｄは、製造工程の途中で除去されずに、封止樹脂に被覆された状態で半導体装置の内部に残存する。
【００５５】
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。
【００５６】
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はリードフレーム３０を示す平面図であり、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。
【００５７】
図３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程度の銅等を主材料とする。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。
【００５８】
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。
【００５９】
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１つのユニット３２を示す平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の断面図である。ユニット３２には、アイランド１２と、アイランドの４隅から連結条帯まで延在する吊りリード１４Ａ−１４Ｄ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１６とが含まれている。また、各リード１６の中間部は、リードフレーム３０の一部から成るタイバー３８により連結されている。
【００６０】
更に本形態では、リード１６の先端部付近を固定するために、支持テープ１８Ａ−１８Ｄが貼着されている。これらの支持テープ１８Ａ−１８Ｄの具体的な構成は、図２（Ａ）を参照して説明したとおりである。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。プレス加工やエッチング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。特に、極めて細く形成されるリード１６の先端部はこの変形の度合いが大きい傾向にある。そして、リード１６の先端部が変形したまま、次工程のワイヤボンディングを行うと、リード１６の上面に正常に金属細線を接続できない問題が発生する。
【００６４】
そこで本形態では、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。
【００６５】
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よりも外側のリード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。
【００６６】
図４（Ｄ）を参照して、ここでは、リードフレーム３０の表裏を逆転することにより、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。
【００６７】
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（図示せず）とリード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。
【００６８】
本工程では、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の固着が完了する。
【００６９】
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のパッド電極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。
【００７０】
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。
【００７１】
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の電極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。金属細線２２の材料としては、上記したように、金または銅が採用される。
【００７２】
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、本形態では、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。
【００７３】
本形態では、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。
【００７４】
背景技術では、コストダウンの為に治具５０が共用されていたので、リード１６の先端部がアイランド１２に接近する機種では、リード１６の先端部が治具５０により支持されずに宙に浮いた状態となることもあった。この様になると、宙に浮いた状態のリード１６の先端部にワイヤボンディングできないので、リード１６の途中部分に金属細線２２を接続することとなる。このことから、金属細線２２の線長が必要以上に長くなり、材料コストが高くなる。
【００７５】
一方、本形態では、リード１６の先端部は治具により機械的に支持されている。従って、リード１６の先端部付近にワイヤボンディングすることが可能になり、結果的に金属細線２２の線長を短くして材料コストを低減できる。
【００７６】
図６（Ｂ）を参照して、本工程では、レチクル５４Ａ−５４Ｄ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１６の一部（リード１６Ａ−リード１６Ｄ）を抜き出して示している。
【００７７】
ここでレチクルとは、リード１６Ａ−１６Ｄ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、撮影された画像上にて、レチクルレチクル５４Ａ−５４Ｄの外縁をリード１６Ａ−リード１６Ｄの先端部に重ね合わせる。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が行われる。ここでは、レチクル５４Ａ−５４Ｄ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５４Ａ−５４Ｄが示されても良い。
【００７８】
更に、本形態では、レチクルは同心円形状の２重の円から構成されている。外側の円はリード１６Ａ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、リード１６Ａの幅方向（紙面上に於ける横方向）の位置合わせの為に使用され、更には外側の円がずれた際の位置認識にも使用される。
【００７９】
ここで、レチクル５４Ａ−５４Ｄの外側の円の直径により、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（図１参照）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５４Ａ−５４Ｄの半径（Ｌ６）も０．２ｍｍに設定される。
【００８０】
レチクル５４Ａ−５４Ｄの外縁がリード１６Ａ−リード１６Ｄに対して位置合わせされる位置は、リード１６Ａ−リード１６Ｄの角度により異なる。
【００８１】
具体的には、リード１６Ａは、アイランド１２の側辺に対して概ね直交するように配置されているので、平面視での形状は矩形を呈している。従って、リード１６Ａの先端にレチクル５４Ａの外縁を位置合わせするのみで、リード１６Ａの先端部から所定距離（０．２ｍｍ）離間したリード１６Ａに、レチクル５４Ａの中心が重畳される。この事項は、リード１６Ｂに関しても同様である。
【００８２】
一方、リード１６Ｃは、アイランド１２の側辺に対して傾斜して配置されるので、平面視での形状は平行四辺形を呈している。即ち、リード１６Ｃの先端部は鋭角に尖った形状を呈している。従って、この様な形状のリード１６Ｃの先端部に単にレチクル５４Ｃの外縁を位置合わせするのみでは、レチクル５４Ｃの中心部がリード１６Ｃの上面から外れてしまう恐れがある。そこでここでは、一点鎖線で示すリード１６Ｃの中心線を規定し、リード１６Ｃの先端部側辺と一点鎖線とが交差する箇所に、レチクル５４Ｃの外縁を位置合わせしている。この様にすることで、平面視での形状が平行四辺形のリード１６Ｃに対しても、レチクル５４Ｃの中央部をリード１６Ｃの上面に配置できる。従って、リード１６Ｃの先端部から所定距離離間した位置に金属細線を接続することが可能となる。この事項は、リード１６Ｄに対しても同様である。
【００８３】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）を参照して、次に、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。
【００８４】
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の上面に圧着されることでステッチ部２２Ａ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２２Ａ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。
【００８５】
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。
【００８６】
図７（Ｂ）を参照して、金属細線２２の端部を押圧するキャピラリ５２の底面は円形を呈しているので、キャピラリ５２により押圧される金属細線２２の端部は、円の一部または扇形形状を呈するステッチ部２２Ａとなる。
【００８７】
図７（Ａ）を参照して、上記したように、本形態では、金属細線２２を接続困難なダレ面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。従って、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２２Ａの長さをＬ２、ダレ面１７Ａとステッチ部２２Ａ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〜Ｌ４の具体的な長さは上記した通りである。
【００８８】
金属細線２２の短縮化の為には、マージンＬ３を無くして、ステッチ部２２Ａをダレ面１７Ａの直近に配置することが理想的である。しかしながら、このマージンＬ３を無くして、ステッチ部２２Ａをダレ面１７Ａに隣接するようにワイヤボンディングを行うと、キャピラリ５２の位置精度は誤差を含むので、金属細線２２がダレ面１７Ａに脆弱に接続される問題が予測される。
【００８９】
このことを抑制するために、本形態では、ダレ面１７Ａとステッチ部２２Ａとの間に、距離がＬ３のマージン領域を設けている。この様にマージン領域を設けることにより、ワイヤボンディング時にキャピラリ５２がダレ面１７Ａ側にずれても、リード１６の平滑な上面に金属細線２２が接続される。従って、金属細線２２がダレ面１７Ａにワイヤボンディングされることが防止される。
【００９０】
更にまた、図７（Ｃ）を参照して、リード１６の表裏を反転させてダレ面１７Ａを下部に配置した場合、バリを平坦化した粗面１７Ｂがリード１６の先端部上面に配置されることとなる。この場合に於いても、粗面１７Ｂを避けてワイヤボンディングを行う必要があるので、リード１６の端部と金属細線２２の先端とが離間する距離Ｌ１は上記と同様になる。
【００９１】
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の先端と一致している。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の線長を最短にすることができる。具体的には、図７（Ｂ）を参照して、リード１６Ａに対して規定されるＬ６と、リード１６Ｄに対して規定されるＬ７とが、同じ長さとなる。従って、使用される金属細線２２の線長を短縮化して材料コストの低減を実現できる。
【００９２】
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。
【００９３】
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することにより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。
【００９４】
この工程は、リードフレーム３０に配置された各ユニット３２に対して行われる。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に、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。
【００９５】
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、支持テープ１８およびリード１６が、封止樹脂２０により被覆される。
【００９６】
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。この様にすることで、半導体素子２４から発生した熱がアイランド１２を経由して良好に外部に放出される。この場合は、アイランド１２の下面は下金型４４の内壁に当接される。または、アイランド１２の下面を含むリードフレーム３０全体の下面に樹脂シートが貼着され、この樹脂シートが下金型４４の下面に当接されても良い。
【００９７】
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１４Ａ−１４Ｄ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３８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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【符号の説明】
【０１００】
１０      半導体装置
１２      アイランド
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ      吊りリード
１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ      リード
１７Ａ      ダレ面
１７Ｂ      粗面
１８、１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ      支持テープ
２０      封止樹脂
２２      金属細線
２２Ａ      ステッチ部
２４      半導体素子
２６      平坦化領域
３０      リードフレーム
３２      ユニット
３４      連結条帯
３６      連結条帯
３８      タイバー
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、５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ      レチクル
【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】
2011054627.tif 000009
【図８】
2011054627.tif 000010
【図９】
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