(57)【要約】【課題】多ピンの半導体装置における信頼性の向上を図る。【解決手段】多ピンのＢＧＡ９において、半導体チップ１と配線基板２とを電気的に接続する複数のワイヤ７が、短くかつ細くて内側に配置される複数の第１のワイヤ７ａと、第１のワイヤ７ａより長くかつ太い複数の第２のワイヤ７ｂとを有することで、樹脂モールディング時のレジンが細い第１のワイヤ７ａ間から流れ込むため、レジンによって空気が押し出されてボイドの形成を抑えることができ、多ピンのＢＧＡ９の信頼性の向上を図ることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面、前記上面に形成された複数のボンディングリード、前記上面とは反対側の下面、及び前記下面に形成された複数のランドを有する配線基板と、
主面及び前記主面に形成された複数の電極パッドを有し、前記配線基板の前記上面上に搭載された半導体チップと、
前記配線基板の前記複数のボンディングリードと前記半導体チップの前記複数の電極パッドとをそれぞれ電気的に接続する複数の金属ワイヤと、
前記配線基板の前記複数のランドにそれぞれ設けられた複数の外部端子とを有し、
前記複数の金属ワイヤは、複数の第１のワイヤと複数の第２のワイヤとを含み、
前記複数の第１のワイヤのそれぞれは、前記複数の第２のワイヤのそれぞれより短く、かつ細いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、前記半導体チップの前記主面の前記複数の電極パッドは、前記主面の周縁部に千鳥配列で設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置において、前記複数の第１のワイヤそれぞれのループ高さは
、前記複数の第２のワイヤそれぞれのループ高さより低いことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置において、前記複数の金属ワイヤそれぞれは、金線であることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置において、前記複数のボンディングリードは、複数列に設けられており、前記複数の第１のワイヤは、前記複数列に設けられた前記複数のボンディングリードのうち内側列の前記複数のボンディングリードに電気的に接続され、前記複数の第２のワイヤは、外側列の前記複数のボンディングリードに電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
複数のデバイス領域を有する多数個取り基板を用いた半導体装置の製造方法であって、
（ａ）上面及び前記上面とは反対側の下面を有し、前記上面の前記複数のデバイス領域それぞれに複数のボンディングリードが形成されているとともに、前記下面に複数のランドが形成された前記多数個取り基板を準備する工程；
（ｂ）それぞれの主面に複数の電極パッドが形成された複数の半導体チップを、前記多数個取り基板の前記上面の前記複数のデバイス領域に搭載する工程；
（ｃ）前記多数個取り基板の前記複数のボンディングリードと前記複数の半導体チップそれぞれの前記複数の電極パッドとがそれぞれ金属ワイヤによって接続された状態で、前記多数個取り基板の前記上面上に封止用樹脂を供給して一括封止体を形成して、前記複数の半導体チップ及び複数の前記金属ワイヤを前記一括封止体で覆う工程；
（ｄ）前記一括封止体と前記多数個取り基板を切断して個片化する工程；
を有し、
前記複数の金属ワイヤは、複数の第１のワイヤと複数の第２のワイヤとを含み、
前記複数の第１のワイヤのそれぞれは、前記複数の第２のワイヤのそれぞれより短く、かつ細く、
前記（ｃ）工程で、前記複数の第１のワイヤの下部に前記封止用樹脂を回り込ませて前記一括封止体を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは、前記主面の周縁部に千鳥配列で設けられた前記複数の電極パッドを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記複数の第１のワイヤそれぞれのループ高さを、前記複数の第２のワイヤそれぞれのループ高さより低く形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の半導体装置の製造方法において、前記複数の金属ワイヤとして、金線を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記複数のボンディングリードは、複数列に設けられており、前記複数の第１のワイヤは、前記複数列に設けられた前記複数のボンディングリードのうち内側列の前記複数のボンディングリードに電気的に接続し、前記複数の第２のワイヤは、外側列の前記複数のボンディングリードに電気的に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１１】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップの４つの辺に対応して配置された前記複数の第１のワイヤのうち、前記（ｃ）工程で前記多数個取り基板の前記上面上に前記封止用樹脂を供給する際の前記封止用樹脂の流れの上流側に配置された前記複数の第１のワイヤのみが前記複数の第２のワイヤそれぞれより細いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｂ）工程の後、前記（ｃ）工程の前に、前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記多数個取り基板の前記デバイス領域における内側列の前記複数のボンディングリードとを前記複数の第１のワイヤによってそれぞれ電気的に接続し、その後、前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記多数個取り基板の前記デバイス領域における外側列の前記複数のボンディングリードとを前記複数の第２のワイヤによってそれぞれ電気的に接続する工程を有することを特徴とする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、半導体装置及びその製造技術に関し、特に、ワイヤボンディングと樹脂モールディングが行われて組み立てられる半導体装置の信頼性向上に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のデバイス領域を一括に覆う状態で樹脂モールドされる一括モールド方式によって形成される半導体装置について開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６０１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、半導体装置の高機能化が進み、これに伴って多ピン化も図られる傾向にある。多ピンで、かつワイヤボンディングタイプの半導体装置として、ＢＧＡ（Ball Grid Array)が知られている。多ピンのＢＧＡでは、ＢＧＡ基板においてそのチップ搭載領域の周囲に配置されるボンディングリードを２列に設けているものがある。このような構造のＢＧＡでは、ワイヤのループ高さに高低差をつけて２段にワイヤを形成する。
【０００５】
すなわち、２列に設けたボンディングリードのうち、外側列のボンディングリードと接続するワイヤのループ高さを、内側列のボンディングリードと接続するワイヤのループ高さより高くして高低差を付け、外側列のボンディングリードに接続するワイヤと内側列のボンディングリードに接続するワイヤとで干渉しないようにする。所謂、多段ワイヤ構造のＢＧＡとなる。
【０００６】
多段ワイヤ構造のＢＧＡにおいては、下段側に配置されるワイヤの密度が高くなると、樹脂モールディング時の封止用樹脂（以降、レジンともいう）の下段側のワイヤの下部への流れ込みが不十分となり、下段側のワイヤの下部にボイドが形成されるという問題がおこる。
【０００７】
また、ＢＧＡの組み立てでは、通常、複数のデバイス領域が形成された多数個取り基板を用いて組み立てを行うのが一般的であるが、さらに１枚の基板での取り数を少しでも多くするために、ＭＡＰ（Mold Array Package）方式の組み立てを採用する場合が多い。
【０００８】
ＭＡＰ方式は、多数個取り基板上の複数のデバイス領域をモールド装置の樹脂成形金型の１つのキャビティで一括して覆った状態で樹脂モールディングを行い、モールド後に、一括封止体と基板とを一緒に切断して個片化する組み立て方式であるが、１枚の基板からの取り数をさらに増やすために、図１３の比較例に示すようにマトリクス配列でデバイス領域１０ｃが形成されている場合が多い。
【０００９】
このように、デバイス領域がマトリクス配列された多数個取り基板１０によるＭＡＰ方式の樹脂モールディングでは、レジンの注入時のレジン流動方向１１によって半導体チップ１の周囲には、レジンが流れ込み易い箇所と流れ込み難い箇所とが生じるが（例えば、図１３参照）、多段ワイヤ構造において、下段側に配置されるワイヤ７の密度が高いと、さらにレジンが下段側のワイヤ７の下部へは流れ込みにくくなり、その結果、下段側のワイヤ７の下部にボイド２１が形成されるというＭＡＰ特有の問題が起こる（図１４，１５参照）。つまり、下段側のワイヤ７の下部へのレジンの流れ込みが不十分になると、そこに溜まった空気をレジンによって押し出すことができずにボイド２１の形成に至るという問題が起こる。
【００１０】
この問題に対して、本発明者が比較例のＢＧＡ２０の組み立てについて検討したところ、例えば、レジンを通す間隙を広げてレジンを通し易くするという観点から、多段ワイヤの全てのワイヤ７を細くして隣り合ったワイヤ間の隙間を広げてレジンを通り易くしてボイド２１の形成を抑制するという手段が考えられる。
【００１１】
しかしながら、上段側のワイヤ７は、基板の外側列のボンディングリードに接続していることから、下段側のワイヤ７よりワイヤ長さが長く、したがって、ワイヤ流れを引き起し易い。これにより、隣り合ったワイヤ７とショートするという問題が発生する。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、多ピンの半導体装置における信頼性の向上を図ることができる技術を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、ＭＡＰ方式の半導体装置の組み立てにおける信頼性の向上を図ることができる技術を提供することにある。
【００１４】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１６】
すなわち、本発明は、上面、前記上面に形成された複数のボンディングリード、前記上面とは反対側の下面、及び前記下面に形成された複数のランドを有する配線基板と、主面及び前記主面に形成された複数の電極パッドを有し、前記配線基板の前記上面上に搭載された半導体チップと、前記配線基板の前記複数のボンディングリードと前記半導体チップの前記複数の電極パッドとをそれぞれ電気的に接続する複数の金属ワイヤと、前記配線基板の前記複数のランドにそれぞれ設けられた複数の外部端子とを有し、前記複数の金属ワイヤは、複数の第１のワイヤと複数の第２のワイヤとを含み、前記複数の第１のワイヤのそれぞれは、前記複数の第２のワイヤのそれぞれより短く、かつ細いものである。
【００１７】
また、本発明は、複数のデバイス領域を有する多数個取り基板を用いた半導体装置の製造方法であり、（ａ）上面及び前記上面とは反対側の下面を有し、前記上面の前記複数のデバイス領域それぞれに複数のボンディングリードが形成されているとともに、前記下面に複数のランドが形成された前記多数個取り基板を準備する工程；（ｂ）それぞれの主面に複数の電極パッドが形成された複数の半導体チップを、前記多数個取り基板の前記上面の前記複数のデバイス領域に搭載する工程；（ｃ）前記多数個取り基板の前記複数のボンディングリードと前記複数の半導体チップそれぞれの前記複数の電極パッドとがそれぞれ金属ワイヤによって接続された状態で、前記多数個取り基板の前記上面上に封止用樹脂を供給して一括封止体を形成して、前記複数の半導体チップ及び複数の前記金属ワイヤを前記一括封止体で覆う工程；（ｄ）前記一括封止体と前記多数個取り基板を切断して個片化する工程；を有し、前記複数の金属ワイヤは、複数の第１のワイヤと複数の第２のワイヤとを含み、前記複数の第１のワイヤのそれぞれは、前記複数の第２のワイヤのそれぞれより短く、かつ細く、前記（ｃ）工程で、前記複数の第１のワイヤの下部に前記封止用樹脂を回り込ませて前記一括封止体を形成するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本願におい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、以下のとおりである。
【００１９】
多ピンの半導体装置において、複数の金属ワイヤが、短くかつ細い第１のワイヤと、長くかつ太い第２のワイヤとを含むことで、樹脂モールディング時のレジンが細い第１のワイヤ間から流れ込むため、レジンによって空気が押し出されてボイドの形成を抑えることができる。その結果、多ピンの半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００２０】
また、ＭＡＰ方式の半導体装置の組み立てにおいても、樹脂モールディング時のボイドの形成を抑えることができ、ＭＡＰ方式の半導体装置の組み立てにおける信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の半導体装置の構造の一例を封止体を透過して示す平面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の構造の一例を示す断面図である。
【図３】図２のＡ部の構造の一例を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図４】図１に示す半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図である。
【図５】図１に示す半導体装置の組み立てで用いられる多数個取り基板の構造の一例を示す平面図である。
【図６】図１の半導体装置の組み立てにおけるダイボンディング後の構造の一例を示す平面図である。
【図７】図１の半導体装置の組み立てにおけるワイヤボンディング後の構造の一例を示す平面図である。
【図８】図１の半導体装置の組み立ての樹脂モールディング工程における樹脂注入直後の構造の一例を示す平面図である。
【図９】図１の半導体装置の組み立ての樹脂モールディング工程における樹脂注入完了前の構造の一例を示す平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す部分拡大断面図である。
【図１１】図９のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す部分拡大断面図である。
【図１２】図１の半導体装置の組み立てにおける樹脂モールディング後の構造の一例を示す平面図である。
【図１３】比較例の半導体装置の組み立ての樹脂モールディング工程における樹脂注入完了直前の構造の一例を示す平面図である。
【図１４】比較例の半導体装置の組み立てにおけるボイド形成状態を示す平面図である。
【図１５】比較例の半導体装置のボイド形成構造を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２３】
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
【００２４】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
【００２５】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２６】
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２８】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態の半導体装置の構造の一例を封止体を透過して示す平面図、図２は図１に示す半導体装置の構造の一例を示す断面図、図３は図２のＡ部の構造の一例を拡大して示す部分拡大断面図である。
【００２９】
図１〜図３に示す本実施の形態の半導体装置は、配線基板２の上面２ａ上に搭載された半導体チップ１が封止体４によって樹脂封止され、かつ半導体チップ１が配線基板２のボンディングリード２ｃとワイヤ７を介して電気的に接続されて成る半導体パッケージであり、本実施の形態では、前記半導体装置の一例として、配線基板２の下面２ｂに複数の外部端子である半田ボール５がグリッド状に設けられたＢＧＡ９を取り上げて説明する。
【００３０】
ＢＧＡ９の詳細構成について説明すると、上面２ａ、上面２ａに形成された複数のボンディングリード２ｃ、上面２ａとは反対側の下面２ｂ、及び下面２ｂに形成された複数のランド２ｊを有する配線基板（ＢＧＡ基板ともいう）２と、主面１ａ及び主面１ａに形成された複数の電極パッド１ｃを有し、かつ配線基板２の上面２ａ上に搭載された半導体チップ１と、配線基板２の複数のボンディングリード２ｃと半導体チップ１の複数の電極パッド１ｃとをそれぞれ電気的に接続する複数のワイヤ（金属ワイヤ）７と、配線基板２の複数のランド２ｊにそれぞれ設けられた複数の外部端子である半田ボール５とを有している。
【００３１】
すなわち、ＢＧＡ９は、半導体チップ１が配線基板２上に搭載されているとともに配線基板２とワイヤ接続され、さらに半導体チップ１と複数のワイヤ７が樹脂製の封止体４によって封止された半導体パッケージである。
【００３２】
なお、半導体チップ１は、図２に示すように、樹脂ペースト材等のダイボンド材６によって配線基板２の上面２ａに固着されている。すなわち、半導体チップ１の裏面１ｂと配線基板２の上面２ａとがダイボンド材６を介して接合されている。
【００３３】
ここで、半導体チップ１は、例えば、シリコンによって形成され、さらにワイヤ７は、例えば、金線または銅線であるが、金線の方が好ましい。また、封止体４を形成する封止用樹脂は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂である。外部端子は、半田材を用いた半田ボール５である。
【００３４】
また、配線基板２は、図３に示すように、各層での配線部２ｆを形成する複数の配線層を有した多層配線基板である。ガラスエポキシ樹脂等のコア材２ｈに対して前記複数の配線層が形成されており、層間の配線部２ｆは、ビア配線２ｉによって電気的に接続されている。なお、上面２ａに露出する第１ボンディングリード２ｄや第２ボンディングリード２ｅ、及び下面２ｂに露出するランド２ｊ以外の領域は、絶縁膜であるソルダレジスト膜２ｇによって覆われている。各層の配線部２ｆ、ボンディングリード２ｃ、ビア配線２ｉ及びランド２ｊは、例えば、銅合金から成る。
【００３５】
このように半導体チップ１の電極パッド１ｃからＢＧＡ９の外部端子である半田ボール５までが、ワイヤ７、ボンディングリード２ｃ、配線部２ｆ、ビア配線２ｉ及びランド２ｊを介して電気的に接続されている。
【００３６】
ここで、ＢＧＡ９は、多ピンのものであり、例えば、６８０ピン等の数百ピンのものであるが、図１では、構造を簡略化して示すためにピン数を少なくして表示している。
【００３７】
つまり、ＢＧＡ９は多ピン構造であるため、隣り合ったワイヤ同士の接触を避けるような工夫が施されている。
【００３８】
まず、図１に示すように、半導体チップ１の主面１ａの周縁部に形成された複数の電極パッド１ｃは、主面１ａの周縁部に千鳥配列で設けられている。さらに、半導体チップ１の４辺に対応して配線基板２における半導体チップ１の周囲に配置された複数のボンディングリード２ｃも千鳥配列で設けられている。これにより、千鳥配列で２列に設けられた複数の電極パッド１ｃと、同じく千鳥配列で２列に設けられた複数のボンディングリード２ｃとをそれぞれワイヤ７で電気的することができる。
【００３９】
すなわち、複数のワイヤ７は、複数の第１のワイヤ７ａと複数の第２のワイヤ７ｂとを含んでおり、その際、２列に設けられた複数の電極パッド１ｃ及び複数のボンディングリード２ｃのうち、外側列の複数の第１電極パッド１ｄと内側列の複数の第１ボンディングリード２ｄとが複数の第１のワイヤ７ａそれぞれによって電気的に接続され、一方、内側列の複数の第２電極パッド１ｅと外側列の複数の第２ボンディングリード２ｅとが複数の第２のワイヤ７ｂそれぞれによって電気的に接続されている。
【００４０】
つまり、複数の第１のワイヤ７ａは、２列に設けられた複数のボンディングリード２ｃのうち内側列の複数の第１ボンディングリード２ｄにそれぞれ電気的に接続され、一方、複数の第２のワイヤ７ｂは、外側列の複数の第２ボンディングリード２ｅにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４１】
また、図２及び図３に示すように、複数の第１のワイヤ７ａそれぞれのループ高さは、複数の第２のワイヤ７ｂそれぞれのループ高さより低く形成されている。すなわち、第１のワイヤ７ａと第２のワイヤ７ｂとでは、第２のワイヤ７ｂの内側に第１のワイヤ７ａが配置されるため、ループ高さを、第１のワイヤ７ａより第２のワイヤ７ｂを高くする（第１のワイヤ７ａと第２のワイヤ７ｂとに高低差を付ける）ことで、複数の第１のワイヤ７ａそれぞれと複数の第２のワイヤ７ｂそれぞれとが干渉（接触）しないようになっている。その結果、隣り合った電極パッド１ｃそれぞれに接続させるワイヤ同士を干渉させることなくワイヤリングすることができる。別の観点からみると、上段側の複数の第２のワイヤ７ｂそれぞれの方が下段側の複数の第１のワイヤ７ａそれぞれよりもワイヤ長さが長い。
【００４２】
また、本実施の形態のＢＧＡ９では、図３に示すように、複数の第１のワイヤ７ａのそれぞれは、複数の第２のワイヤ７ｂのそれぞれより直径が細い。すなわち、複数の第１のワイヤ７ａのそれぞれの方が、複数の第２のワイヤ７ｂのそれぞれより直径が小さく、かつワイヤ長さが短い。つまり、高低差を付けたワイヤ７のうち、下段側のワイヤ７（第１のワイヤ７ａ）の方が、上段側のワイヤ７（第２のワイヤ７ｂ）より細くて短い。
【００４３】
一例として、第１のワイヤ７ａの太さ（直径）は、φ１６〜φ２０μｍであり、第２のワイヤ７ｂの太さ（直径）は、φ２３〜φ２８μｍである。両者の太さ（直径）の差は、例えば、３〜８μｍ程度である。ただし、第１のワイヤ７ａの太さと第２のワイヤ７ｂの太さ、及びその差については、前述の数値に限定されるものではない。
【００４４】
このように本実施の形態のＢＧＡ９では、半導体チップ１の主面１ａの４辺に対応してワイヤリングされた複数の第１のワイヤ７ａと複数の第２のワイヤ７ｂにおいて、内側（下側）に配置された複数の第１のワイヤ７ａそれぞれの方が、その外側（上側）に配置された複数の第２のワイヤ７ｂそれぞれよりも短く、かつ細い構造となっている。
【００４５】
本実施の形態のＢＧＡ９によれば、多ピンのＢＧＡ９において、半導体チップ１と配線基板２とを電気的に接続する複数のワイヤ７が、短くかつ細い複数の第１のワイヤ７ａと、第１のワイヤ７ａより長くかつ太い複数の第２のワイヤ７ｂとを有することで、樹脂モールディング時のレジン（封止用樹脂）が細い第１のワイヤ７ａ間の隙間からその内側に流れ込むため、複数の第１のワイヤ７ａの内側に形成される空気がレジンによって押し出されて図１４及び図１５に示すようなボイド２１の形成を抑えることができる。
【００４６】
その結果、多ピンのＢＧＡ９の信頼性の向上を図ることができる。
【００４７】
例えば、ＢＧＡ９が多ピンで、かつ下段の複数の第１のワイヤ７ａと上段の複数の第２のワイヤ７ｂとを有する多段（２段）ワイヤ構造の場合に、樹脂モールディング時に、下段の複数の第１のワイヤ７ａの内側に形成されるボイド２１を、細い第１のワイヤ７ａ間の隙間からその内側に流れ込むレジンによって押し出すことができるため、多段ワイヤ構造のＢＧＡ９におけるボイド２１の形成を抑制することができる。
【００４８】
これにより、多ピンで、かつ多段ワイヤ構造のＢＧＡ９の信頼性の向上を図ることができる。
【００４９】
また、多段ワイヤ構造のＢＧＡ９において、複数のワイヤ７の太さを全て同じにするのではなく、下段側のワイヤ７（第１のワイヤ７ａ）の太さを、上段側のワイヤ７（第２のワイヤ７ｂ）より細くすることで、ワイヤ７として金線を用いた場合には、金線の使用量を減らすことができ、その結果、ＢＧＡ９のコスト低減化を図ることができる。
【００５０】
次に、本実施の形態のＢＧＡ（半導体装置）９の製造方法について説明する。
【００５１】
図４は図１に示す半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図、図５は図１に示す半導体装置の組み立てで用いられる多数個取り基板の構造の一例を示す平面図、図６は図１の半導体装置の組み立てにおけるダイボンディング後の構造の一例を示す平面図、図７は図１の半導体装置の組み立てにおけるワイヤボンディング後の構造の一例を示す平面図である。また、図８は図１の半導体装置の組み立ての樹脂モールディング工程における樹脂注入直後の構造の一例を示す平面図、図９は図１の半導体装置の組み立ての樹脂モールディング工程における樹脂注入完了前の構造の一例を示す平面図である。さらに、図１０は図９のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す部分拡大断面図、図１１は図９のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す部分拡大断面図、図１２は図１の半導体装置の組み立てにおける樹脂モールディング後の構造の一例を示す平面図である。
【００５２】
まず、図４に示すステップＳ１の基板準備を行う。ここでは、図５に示すような複数のデバイス領域１０ｃを有する多数個取り基板１０を用いて組み立てを行う、所謂、ＭＡＰ方式で組み立てる場合を説明する。
【００５３】
多数個取り基板１０は、上面１０ａ及び上面１０ａとは反対側の下面１０ｂを有しており、上面１０ａの複数のデバイス領域１０ｃそれぞれに、図１０に示すような複数のボンディングリード２ｃが形成され、さらに下面１０ｂに複数のランド２ｊが形成されている。なお、複数のデバイス領域１０ｃは、マトリクス配置されている。
【００５４】
また、多数個取り基板１０の各デバイス領域１０ｃには、図１０に示すように複数のボンディングリード２ｃが、内側列と外側列とで２列に半導体チップ１を囲むように形成されている。さらに、長方形の長手方向の対向する２辺の縁部には、一方に複数のゲート用メタル部１０ｄ、対向する他方に複数のエアベント用スリット１０ｅが形成されており、多数個取り基板１０の長手方向において、隣接するデバイス領域１０ｃを区切るようにゲート用メタル部１０ｄとエアベント用スリット１０ｅとが対向した位置に設けられている。エアベント用スリット１０ｅは、例えば、ソルダレジストによって形成されている。
【００５５】
その後、図４に示すステップＳ２のダイボンディングを行う。ここでは、多数個取り基板１０の上面１０ａの複数のデバイス領域１０ｃに、図６に示すように、それぞれの主面１ａに複数の電極パッド１ｃが形成された複数の半導体チップ１を搭載する。その際、図１０に示すように樹脂ペースト材等のダイボンド材６を介して半導体チップ１を多数個取り基板１０に固着する。
【００５６】
なお、各半導体チップ１には、その主面１ａの周縁部に千鳥配列で複数の電極パッド１ｃが形成されている。すなわち、主面１ａの４つの辺それぞれに沿って外側列の複数の第１電極パッド１ｄと、内側列の複数の第２電極パッド１ｅとが千鳥配列となって配置されている。
【００５７】
その後、図４に示すステップＳ３のワイヤボンディングを行う。ここでは、金属製のワイヤ７として、金線を用いる場合を説明するが、他の銅線等を用いてもよい。また、ワイヤ７として、２種類の太さのワイヤ７を用いる。すなわち、第１のワイヤ７ａとして、例えば、太さ（直径）φ１６〜φ２０μｍの金線を用い、さらに第２のワイヤ７ｂとして、例えば、太さ（直径）φ２３〜φ２８μｍの金線を用いる。第１のワイヤ７ａと第２のワイヤ７ｂの太さ（直径）の差は、例えば、３〜８μｍ程度である。
【００５８】
まず、半導体チップ１の主面１ａの千鳥配列の複数の電極パッド１ｃのうち、外側列の第１電極パッド１ｄと、多数個取り基板１０のデバイス領域１０ｃにおける内側列の複数の第１ボンディングリード２ｄとを、図７に示すように複数の第１のワイヤ７ａによってそれぞれ電気的に接続する。
【００５９】
すなわち、内側に配置される第１のワイヤ７ａを半導体チップ１の４辺に亘って全て接続する。
【００６０】
その後、半導体チップ１の千鳥配列の複数の電極パッド１ｃのうち、内側列の第２電極パッド１ｅと多数個取り基板１０のデバイス領域１０ｃにおける外側列の複数の第２ボンディングリード２ｅとを複数の第２のワイヤ７ｂによってそれぞれ電気的に接続する。
【００６１】
すなわち、外側に配置される第２のワイヤ７ｂを半導体チップ１の４辺に亘って全て接続する。
【００６２】
その際、図１０に示すように複数の第２のワイヤ７ｂそれぞれのループ高さを、複数の第１のワイヤ７ａそれぞれのループ高さより高くしてワイヤボンディングする。別の言い方をすると、複数の第１のワイヤ７ａそれぞれのループ高さが、複数の第２のワイヤ７ｂそれぞれのループ高さより低くなるようにワイヤボンディングを行う。
【００６３】
このように第１のワイヤ７ａが第２のワイヤ７ｂの内側に配置されるように高低差を付けて第１のワイヤ７ａと第２のワイヤ７ｂをワイヤボンディングすることで、結果的に、第１のワイヤ７ａより第２のワイヤ７ｂの方がワイヤ長さが長くなる。
【００６４】
したがって、ワイヤボンディングの際には、まず、内側に配置される細く短い下段側の第１のワイヤ７ａを低い高さのループで全周に亘ってワイヤボンディングし、その後、外側に配置される太く長い上段側の第２のワイヤ７ｂを第１のワイヤ７ａのループ高さより高いループ高さで全周に亘ってワイヤボンディングして多段ワイヤ構造の完成となる。
【００６５】
なお、内側に配置された複数の第１のワイヤ７ａのそれぞれは細いため、下段側のワイヤ群では、隣り合ったワイヤ間に隙間が形成された状態のワイヤ構造を形成することができる。
【００６６】
その後、図４に示すステップＳ４の樹脂モールディングを行う。すなわち、多数個取り基板１０の複数のボンディングリード２ｃと複数の半導体チップ１それぞれの複数の電極パッド１ｃとがそれぞれワイヤ７によって接続された状態で、多数個取り基板１０の上面１０ａ上に封止用樹脂（レジン）を供給して図１２に示すような一括封止体８を形成し、これにより、複数の半導体チップ１及び複数のワイヤ７を一括封止体８で覆う。つまり、多数個取り基板１０上における複数のデバイス領域１０ｃ（複数の半導体チップ１と複数のワイヤ７）を一括封止体８によって一括で覆う。
【００６７】
樹脂モールディング工程では、まず、ワイヤボンディング済みの多数個取り基板１０を図示しない樹脂成形金型内に配置し、前記樹脂成形金型の１つのキャビティによって多数個取り基板１０の複数のデバイス領域１０ｃを覆った状態で前記樹脂成形金型内に封止用樹脂（レジン）を供給して一括封止体８を形成する。
【００６８】
その際、図８に示すように、多数個取り基板１０のゲート用メタル部１０ｄから封止用樹脂をレジン流動方向１１に沿って注入し、図９に示すレジン回り込み１２により、半導体チップ１の周囲にレジンを充填していく。レジンが半導体チップ１を覆っていく際に、本実施の形態のワイヤ構造では、下段側の第１のワイヤ７ａは細く、これらの第１のワイヤ７ａのワイヤ群では、隣り合ったワイヤ間に隙間が形成された状態となっているため、前記隙間からレジンを通すことができ、複数の第１のワイヤ７ａの下部（内側）に確実にレジンを回り込ませて一括封止体８を形成することができる。
【００６９】
すなわち、図１４及び図１５の比較例に示すような下段の複数のワイヤ７の内側に形成されるボイド２１を、本実施の形態では第１のワイヤ７ａ群の外側にレジンによって追い出し、図１０のＣ部及び図１１のＤ部に示すように、下段の第１のワイヤ７ａの内側にボイド２１が形成されていない状態を形成することができる。
【００７０】
つまり、細い第１のワイヤ７ａ間の隙間からその内側に流れ込むレジンによってボイド２１を押し出すことができ、その結果、多段ワイヤ構造のＢＧＡ９におけるボイド２１の形成を抑制することができる。
【００７１】
なお、第１のワイヤ７ａは第２のワイヤ７ｂの内側（下側）に配置され、第２のワイヤ７ｂに比べてワイヤ長さが短いため、ワイヤ径が小さくても（ワイヤ７が細くても）ワイヤ流れを引き起こす可能性は極めて少ない。
【００７２】
以上により、多ピンで、かつ多段ワイヤ構造のＢＧＡ９の信頼性の向上を図ることができる。すなわち、本実施の形態のようなＭＡＰ方式のＢＧＡ９の組み立てにおいても、樹脂モールディング時のボイド２１の形成を抑えることができ、ＭＡＰ方式のＢＧＡ９の組み立てにおける信頼性の向上を図ることができる。
【００７３】
特に、ＭＡＰ方式を採用した場合、樹脂モールディング工程で、図１３の比較例に示すようにゲート用メタル部１０ｄからレジン流動方向１１に沿ってレジンを注入すると、レジン流動方向１１の最も下流側（遠い側）の半導体チップ１の脇部（下段のワイヤ７の下部付近）には気泡２２が溜まってボイド２１が形成され易いという問題があるため、本実施の形態のように、下段側の複数の第１のワイヤ７ａそれぞれのワイヤ径を小さくしてワイヤ間の隙間を広げることは、第１のワイヤ７ａの下部にレジンを浸入させてレジンによって気泡２２を追い出してボイド２１の形成を抑えることができ、非常に有効である。
【００７４】
また、本実施の形態のＢＧＡ９の組み立てにおいて、ワイヤ７として金線を用いた場合には、第１のワイヤ７ａの太さを細くすることで、金線の使用量を減らすことができ、多段ワイヤ構造のＢＧＡ９の組み立てとしてもその製造コストの低減化を図ることができる。
【００７５】
樹脂モールディング終了後、図４に示すステップＳ５の半田ボール付けを行う。ここでは、図３に示すように配線基板２の下面２ｂの複数のランド２ｊに半田ボール５を接続する。
【００７６】
その後、ステップＳ６の切断を行う。すなわち、樹脂モールディングによって形成された図１２に示す一括封止体８と多数個取り基板１０を一緒に切断して個片化し、図１に示す多段ワイヤ構造のＢＧＡ９の組み立て完了となる。
【００７７】
なお、半導体チップ１の４つの辺に対応してワイヤボンディングされる複数のワイヤ７のうち、下段側の第１のワイヤ７ａを必ずしも全周に亘って細くしなくてもよく、一部の領域のみのワイヤ７を細くしてもよい。
【００７８】
例えば、各半導体チップ１のレジン流動方向１１に対する遠い側（下流側）の辺のみに対応する複数の第１のワイヤ７ａのみを細くしてもよいし、あるいは、各半導体チップ１のレジン流動方向１１に対する最も上流側に配置された複数の第１のワイヤ７ａのみを複数の第２のワイヤ７ｂそれぞれより細くしてもよい。最も上流側の第１のワイヤ７ａのみを細くした場合には、ワイヤリング方向とレジン流動方向１１とが同方向であるため、上流側の第１のワイヤ７ａを細くしてもワイヤ流れは発生しにくく、ボイド抑制の効果は得ることができる。
【００７９】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態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言うまでもない。
【００８０】
例えば、前記実施の形態では、半導体装置の一例としてＢＧＡ９を取り上げて説明したが、前記半導体装置は、配線基板上に半導体チップ１が搭載されて、かつその組み立てにおいて、ワイヤボンディング及び樹脂モールディングが行われて組み立てられる半導体装置であればよく、ＬＧＡ（Land Grid Array)等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、ワイヤボンディングタイプの電子装置に好適である。
【符号の説明】
【００８２】
１  半導体チップ
１ａ  主面
１ｂ  裏面
１ｃ  電極パッド
１ｄ  第１電極パッド
１ｅ  第２電極パッド
２  配線基板
２ａ  上面
２ｂ  下面
２ｃ  ボンディングリード
２ｄ  第１ボンディングリード
２ｅ  第２ボンディングリード
２ｆ  配線部
２ｇ  ソルダレジスト膜
２ｈ  コア材
２ｉ  ビア配線
２ｊ  ランド
４  封止体
５  半田ボール（外部端子）
６  ダイボンド材
７  ワイヤ（金属ワイヤ）
７ａ  第１のワイヤ
７ｂ  第２のワイヤ
８  一括封止体
９  ＢＧＡ（半導体装置）
１０  多数個取り基板
１０ａ  上面
１０ｂ  下面
１０ｃ  デバイス領域
１０ｄ  ゲート用メタル部
１０ｅ  エアベント用スリット
１１  レジン流動方向
１２  レジン回り込み
２０  ＢＧＡ
２１  ボイド
２２  気泡
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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