(57)【要約】  第１の電極に第１のボンド部を形成し、この第１のボンド部から配線したワイヤ（６）に対して、第２の電極に形成されたバンプ（Ｂ）にキャピラリ（Ｃ）の先端を押圧して、キャピラリ（Ｃ）の先端の押圧面（Ｓ１）の形状が転写された第２のボンド部（６２）を形成する。ワイヤ（６）が細くなり始める第２のボンド部（６２）の基端（Ｐ１）を、接合面（Ｓ２）の長さに対して１０％以上、一端Ｐ２１からバンプ（Ｂ）側に入り込ませて、キャピラリ（Ｃ）によりワイヤ（６）を切断する。
2014083805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、バンプが形成された第２の電極とを導通接続する、少なくとも１つのワイヤを備え、
前記ワイヤは、銀を主材とする合金により形成され、かつ、前記第１の電極との接合部に第１のボンド部が形成されるとともに、前記第２の電極のバンプとの接合部に第２のボンド部が形成されており、
前記第２のボンド部は、先細形状になっており、かつ、
平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が、前記ワイヤと前記バンプとの接合面内に位置しており、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さは、前記接合面の長さの１０％以上である
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、
半導体素子と、リード電極とを備え、
前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記リード電極と、前記第２の電極としての、前記半導体素子の天面に形成されており、前記リード電極より高い位置にある第１の素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む
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、
第２のリード電極を備え、
前記半導体素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記第１の素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤを含む
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置において、
第１および第２の半導体素子を備え、
前記ワイヤは、前記第１の電極としての、前記第１の半導体素子の天面に形成された素子電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の天面に形成され、前記第１の半導体素子の前記素子電極と同じ高さの位置にある素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む
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、
第１および第２のリード電極を備え、
前記第１および第２の半導体素子は、それぞれ、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記ワイヤは、
前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、
前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項４記載の半導体装置において、
第１および第２のリード電極を備え、
前記第１の半導体素子は、前記第１のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記第２の半導体素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記ワイヤは、
前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、
前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
半導体装置において、第１電極と第２電極とを、銀を主材とする合金により形成されたワイヤによって導通接続するワイヤボンディング配線方法であって、
キャピラリの先端の供給口から金属材料を出し、前記第１電極に押しつけることによって、第１のボンド部を形成する第１工程と、
前記キャピラリを、前記供給口から金属材料を出しながら前記第２電極の方へ移動させることによって、ワイヤループを形成する第２工程と、
前記キャピラリの先端を、前記第２電極に形成されたバンプの接合面に押し当てることによって、第２のボンド部を形成する第３工程とを備え、
前記第３工程において、
前記キャピラリの先端の押圧面の形状が前記第２のボンド部に転写されて、前記第２のボンド部が先細形状になり、かつ、
平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が前記接合面内に位置し、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さが前記接合面の長さの１０％以上になるように、前記キャピラリの位置を制御する
ことを特徴とするワイヤボンディング配線方法。
【請求項８】
請求項７記載のワイヤボンディング配線方法において、
前記第３工程において、前記キャピラリの先端の供給口の縁部が、前記接合面から外れないように、前記キャピラリの位置を制御する
ことを特徴とするワイヤボンディング配線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極同士がワイヤにより接続された半導体装置、およびワイヤボンディング配線方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
離間した電極同士を導通接続するために、金属細線により形成されたワイヤが用いられる。このワイヤは、一方の電極にボールバンプを形成した後に、他方の電極からボールバンプまで配線するものである。このようなワイヤの配線技術に関するものとして特許文献１、２に記載されたものが知られている。【０００３】
特許文献１には、ボンディングワイヤ及びボールバンプは銅を主成分とし、接合部の界面に銅以外の金属の濃度がボールバンプにおける金属の平均濃度の１０倍以上である濃化層を有し、且つ、ボールバンプと電極との接合界面に金属の濃度が、ボールバンプにおける金属の平均濃度の１０倍以上である濃化層を有するボンディングワイヤの接合構造が記載されている。【０００４】
特許文献２には、第２ボンド点にワイヤを折り曲げ積層してバンプを形成し、バンプに向かってワイヤをルーピングしてキャピラリ先端によってワイヤをバンプに押し付け、ワイヤをバンプに接合すると共に、インナチャンファ部によってワイヤを第１ワイヤ折り曲げ凸部へ押し付けて、弓形断面形状のワイヤ押し潰し部を形成した半導体装置およびワイヤボンディング方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／００５０８６号
【特許文献２】特開２００８−２３５８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のボンディングワイヤの接合構造では、ワイヤ配線材料の主成分として銅が使用されているが、ワイヤ配線材料が銅であったり、一般的に用いられる金であったりすると、ワイヤが断線するときの荷重である破断荷重が比較的大きい。従って、ワイヤをバンプ上の傾斜面にウエッジボンドする際に、ワイヤを細径とするための押し潰し開始位置がバンプの端部に位置すると、押し潰し断面が細くならず、キャピラリを引き上げたときに切断しきれずにウエッジから細線が伸長しながら引き上げられた状態となり、ワイヤ曲がりなどが生じてしまうことがある。【０００７】
また、特許文献２に記載の半導体装置およびワイヤボンディング方法では、ワイヤをバンプの凸部上で押し潰して切断しワイヤ押し潰し部を形成することで、ワイヤの接合性と切断性を向上させているが、このワイヤボンディング方法では、ウエッジの先端部分がバンプの上面の中央方向に寄っているため、反対に押し潰し開始位置（ウエッジ起点）がバンプ端に近付き過ぎてしまい、ワイヤとバンプのより強い接合が得られるワイヤの太い部分で接合することができないという課題がある。【０００８】
半導体装置は、電極同士を接続するワイヤが樹脂により封止されている。半導体装置に熱が加わると、金属細線により形成されたワイヤと封止樹脂との熱膨張の差により、バンプに接続されたワイヤが外れたり、バンプの接続部分が断線したりする。従って、ワイヤは、バンプへの高い接合性が要求される。【０００９】
そこで本開示は、ワイヤの接合性と切断性を向上させることで、信頼性の向上を図ることができる半導体装置およびワイヤボンディング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様では、半導体装置は、第１の電極と、バンプが形成された第２の電極とを導通接続する、少なくとも１つのワイヤを備え、前記ワイヤは、銀を主材とする合金により形成され、かつ、前記第１の電極との接合部に第１のボンド部が形成されるとともに、前記第２の電極のバンプとの接合部に第２のボンド部が形成されており、前記第２のボンド部は、先細形状になっており、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が、前記ワイヤと前記バンプとの接合面内に位置しており、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さは、前記接合面の長さの１０％以上である。【００１１】
本開示の他の態様では、半導体装置において、第１電極と第２電極とを、銀を主材とする合金により形成されたワイヤによって導通接続するワイヤボンディング配線方法は、キャピラリの先端の供給口から金属材料を出し、前記第１電極に押しつけることによって、第１のボンド部を形成する第１工程と、前記キャピラリを、前記供給口から金属材料を出しながら前記第２電極の方へ移動させることによって、ワイヤループを形成する第２工程と、前記キャピラリの先端を、前記第２電極に形成されたバンプの接合面に押し当てることによって、第２のボンド部を形成する第３工程とを備え、前記第３の工程において、前記キャピラリの先端の押圧面の形状が前記第２のボンド部に転写されて、前記第２のボンド部が先細形状になり、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が前記接合面内に位置し、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さが前記接合面の長さの１０％以上になるように、前記キャピラリの位置を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によると、第２のボンド部とバンプの接合面とを、しっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部や金属製のワイヤの熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができるため、ワイヤの接合性と切断性を向上させることで、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係る発光装置を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図
【図２】図１に示す発光装置の発光素子とリードフレームとを導通接続するワイヤのワイヤボンディングの各工程を説明する図であり、（Ａ）はバンプを形成した状態の図、（Ｂ）は第１のボンド部を形成した後に、バンプの方向へ配線している状態の図、（Ｃ）はバンプ上に第２のボンド部を形成して配線を完了した状態の図
【図３】第２のボンド部を形成する際の状態を説明するための拡大図であり、（Ａ）はウエッジ起点が下限値に位置した状態を示す拡大図、（Ｂ）はウエッジ起点が上限値に位置した状態を示す拡大図
【図４】ウエッジ起点の位置ごとの相当応力のシミュレーション結果および熱衝撃試験結果を示す図
【図５】ワイヤの線径とワイヤの材質と温度とに基づいて破断荷重を測定した図であり、（Ａ）はワイヤの線径が２３μｍの場合の図、（Ｂ）はワイヤの線径が２５μｍの場合の図
【図６】アノード端子に発光素子を、２個配置した場合の発光装置の一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図
【図７】カソード端子に１個の発光素子、アノード端子に１個の発光素子をそれぞれ配置した場合の発光装置の一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示における第１態様は、半導体装置は、第１の電極と、バンプが形成された第２の電極とを導通接続する、少なくとも１つのワイヤを備え、前記ワイヤは、銀を主材とする合金により形成され、かつ、前記第１の電極との接合部に第１のボンド部が形成されるとともに、前記第２の電極のバンプとの接合部に第２のボンド部が形成されており、前記第２のボンド部は、先細形状になっており、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が、前記ワイヤと前記バンプとの接合面内に位置しており、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さは、前記接合面の長さの１０％以上である。
【００１５】
第１態様によれば、ワイヤが銀を主材とする合金により形成されているため、銅や金と比較して切断荷重を小さいものとすることができる。また、第２のボンド部が先細形状であり、かつ、ワイヤが延びる方向において、ワイヤが細くなり始める基端が、接合面の長さに対して１０％以上バンプ側に入り込んでいるため、ワイヤの線径の太い部分をバンプの接合面の十分内側に位置させることができる。従って、第２のボンド部を含むワイヤの先端部とバンプの接合面とを、しっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部や金属製のワイヤの熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができる。よって、ワイヤの接合性と切断性を向上させることができるので、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００１６】
本開示の第２態様は、第１態様において、半導体素子と、リード電極とを備え、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記リード電極と、前記第２の電極としての、前記半導体素子の天面に形成されており、前記リード電極より高い位置にある第１の素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む。
【００１７】
第２態様によれば、低位置にあるリード電極から、高位置にある半導体素子の素子電極にワイヤを配線することで、ワイヤの配線高さが低い低ループとすることができる。
【００１８】
本開示の第３態様は、第２態様において、第２のリード電極を備え、前記半導体素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記第１の素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤを含む。
【００１９】
第３態様によれば、第２のリード電極に配置した半導体素子の一対の素子電極から、リード電極と第２のリード電極とのそれぞれに、ワイヤを配線した半導体装置を構成することができる。
【００２０】
本開示の第４態様は、第１態様において、第１および第２の半導体素子を備え、前記ワイヤは、前記第１の電極としての、前記第１の半導体素子の天面に形成された素子電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の天面に形成され、前記第１の半導体素子の前記素子電極と同じ高さの位置にある素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む。
【００２１】
第４態様によれば、第１の半導体素子と第２の半導体素子との素子電極が、同じ高さに位置していても、ワイヤの接合性を向上させることができる。
【００２２】
本開示の第５態様は、第４態様において、第１および第２のリード電極を備え、前記第１および第２の半導体素子は、それぞれ、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む。
【００２３】
第５態様によれば、第２のリード電極上に第１および第２の半導体素子が配置された半導体装置において、第１の半導体素子の素子電極と第２の半導体素子の素子電極とを接続するワイヤに加え、第１のリード電極と第１の半導体素子の素子電極とを接続する第２のワイヤ、および、第２のリード電極と第２の半導体素子の素子電極とを接続する第３のワイヤについて、接合性を向上させることができる。
【００２４】
本開示の第６態様は、第４態様において、第１および第２のリード電極を備え、前記第１の半導体素子は、前記第１のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記第２の半導体素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む。
【００２５】
第６態様によれば、第１のリード電極上に第１の半導体素子が配置され、第２のリード電極上に第２の半導体素子が配置された半導体装置において、第１の半導体素子の素子電極と第２の半導体素子の素子電極とを接続するワイヤに加え、第１のリード電極と第１の半導体素子の素子電極とを接続する第２のワイヤ、および、第２のリード電極と第２の半導体素子の素子電極とを接続する第３のワイヤについて、接合性を向上させることができる。
【００２６】
本開示の第７態様は、半導体装置において、第１電極と第２電極とを、銀を主材とする合金により形成されたワイヤによって導通接続するワイヤボンディング配線方法であって、  キャピラリの先端の供給口から金属材料を出し、前記第１電極に押しつけることによって、第１のボンド部を形成する第１工程と、前記キャピラリを、前記供給口から金属材料を出しながら前記第２電極の方へ移動させることによって、ワイヤループを形成する第２工程と、前記キャピラリの先端を、前記第２電極に形成されたバンプの接合面に押し当てることによって、第２のボンド部を形成する第３工程とを備え、前記第３の工程において、前記キャピラリの先端の押圧面の形状が前記第２のボンド部に転写されて、前記第２のボンド部が先細形状になり、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が前記接合面内に位置し、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さが前記接合面の長さの１０％以上になるように、前記キャピラリの位置を制御する。
【００２７】
第７態様によれば、ワイヤが銀を主材とする合金により形成されているため、銅や金と比較して破断荷重を小さいものとすることができる。また、第２のボンド部が先細形状になり、かつ、ワイヤが延びる方向において、ワイヤが細くなり始める基端が、接合面の長さに対して１０％以上バンプ側に入り込むよう、キャピラリの位置が制御されるため、ワイヤの線径の太い部分をバンプの接合面の十分内側に位置させることができる。従って、第２のボンド部を含むワイヤの先端部とバンプの接合面とを、しっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部や金属製のワイヤの熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができる。よって、ワイヤの接合性と切断性を向上させることができるので、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００２８】
本開示の第８態様は、第７態様において、前記第３の工程において、前記キャピラリの先端の供給口の縁部が、前記接合面から外れないように、前記キャピラリの位置を制御する。
【００２９】
第８態様によれば、ワイヤの第２のボンド部の先端を接合面上で切断して形成できる。
【００３０】
（実施の形態）
実施の形態に係る半導体装置を、発光装置を例にとって、図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１（Ａ）および（Ｂ）に示す発光装置１は、基体であるリードフレーム２と、半導体素子の一例である発光素子３と、パッケージ部４と、封止部５とを備えている。
【００３２】
リードフレーム２は、金属薄板から形成され、カソード端子（リード電極）２１と、アノード端子（第２のリード電極）２２とから構成されている。カソード端子２１はワイヤ６ａによって発光素子３に導通接続されており、アノード端子２２はワイヤ６ｂによって発光素子３に導通接続される。以降の説明では、ワイヤ６ａ，６ｂをまとめてワイヤ６という場合がある。
【００３３】
発光素子３は、青色発光ダイオードや赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードなどと、用途に応じて適宜採用することができる。発光素子３は、絶縁性基板に半導体層が設けられ、天面に、陰極となるｎ側電極と陽極となるｐ側電極とが一対の素子電極として設けられたＬＥＤである。発光層、およびｐ型半導体層とｎ型半導体層の一部とをエッチングすることで露出したｎ型半導体層上に形成されたｎ側電極と、ｎ側電極を形成するときにエッチングされた残余のｐ型半導体層上の領域に形成されたｐ側電極とが、天面に形成され、ｎ側電極とｐ側電極とのそれぞれにワイヤ６が配線されている。以下、ｎ側電極およびｐ側電極を電極パッドと称することがある。
【００３４】
パッケージ部４は、封止部５を形成するための凹部４１が形成されている。パッケージ部４は、リードフレーム２のカソード端子２１とアノード端子２２との表面部を、ワイヤ６のボンド部として露出させ、カソード端子２１とアノード端子２２とに跨るように形成されている。パッケージ部４は、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの樹脂材により形成することができる。
【００３５】
封止部５は、パッケージ部４の凹部４１に形成されていることで、発光素子３およびワイヤ６を封止している。封止部５には、樹脂またはガラスといった主材である透明媒体中に、発光素子３からの光に励起されて波長を変換する蛍光体を含有させることができる。例えば、発光素子３が青色を発光するものであれば、黄色光を発光する蛍光体を封止部５に含有させることで、発光素子３からの青色光と蛍光体からの黄色光とが混色するので、白色光とすることができる。蛍光体としては、珪酸塩蛍光体やＹＡＧ系蛍光体を使用することができる。
【００３６】
ワイヤ６は、リードフレーム２への外部からの電源を発光素子３へ供給するための配線である。ワイヤ６は、銀を主材とする合金により形成されている。この合金は、例えばＣｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎの１種類または２種類以上が１０％重量以下含まれており、またはＡｕを含有させたものとすることができる。
【００３７】
第１のワイヤとしてのワイヤ６ａは、第１の電極としてのカソード素子２１と、発光素子３の天面に形成された第２の電極としてのｎ型電極とを導通接続する。ワイヤ６ａは、カソード素子２１との接合部に第１のボンド部６１ａが形成されるとともに、発光素子３のｎ型電極のバンプＢとの接合部に第２のボンド部６２ａが形成されている。第２のワイヤとしてのワイヤ６ｂは、第１の電極としてのアノード素子２２と、発光素子３の天面に形成された第２の電極としてのｐ型電極とを導通接続する。ワイヤ６ｂは、カソード素子２２との接合部に第１のボンド部６１ｂが形成されるとともに、発光素子３のｐ型電極のバンプＢとの接合部に第２のボンド部６２ｂが形成されている。以降の説明では、第１のボンド部６１ａ，６１ｂをまとめて第１のボンド部６１といい、第２のボンド部６２ａ，６２ｂをまとめて第２のボンド部６２という場合がある。
【００３８】
ここで、ワイヤ６のワイヤボンディング配線方法について、図面に基づいて説明する。ここでは、カソード素子２１と発光素子３のｎ側電極とを導通接続するワイヤ６ａを形成する場合を例にとって説明を行う。なお、アノード素子２２と発光素子３のｐ側電極とを導通接続するワイヤ６ｂを形成する場合も、同様の方法を行えばよい。
【００３９】
まず、図２（Ａ）に示すように、キャピラリＣを発光素子３のｎ側電極上に降下させてバンプＢを形成する。
【００４０】
次に、キャピラリＣを上昇させ、カソード端子２１の上方に水平移動させた後に、カソード端子２１の上面に降下させる。そして、キャピラリＣの先端の供給口Ｘからワイヤの金属材料を突出させ、カソード端子２１に押し付け、第１のボンド部６１ａを形成する。次に、供給口Ｘから金属材料を押し出してワイヤ６ａを形成しながらキャピラリＣを引き上げ、アノード端子２２の方向へ移動させることで、図２（Ｂ）に示すように、ワイヤループが形成される。
【００４１】
そして、キャピラリＣの先端をバンプＢまで移動させ、バンプＢの接合面に押し当てる。これにより、キャピラリＣの供給口の周囲面である円弧面に形成された押圧面Ｓ１とバンプＢとの間で、ワイヤ６ａの先端が押し潰され、キャピラリＣの先端の押圧面Ｓ１の形状がワイヤ６ａの先端部に転写される。押し潰されたワイヤ６ａの先端は、第２のボンド部６２ａとなる。このようにして、ワイヤ６ａがバンプＢの接合面に接合されて配線される。
【００４２】
ワイヤ６ａの第２のボンド部６２ａは、キャピラリＣの先端の押圧面Ｓ１の形状が転写されることで、均一の太さで配線されていたワイヤ本体の断面形状が、凹状の円弧面となって、後述する基端から先端に向かって徐々に細くなっている。すなわち、第２のボンド部６２ａは先細形状になっている。
【００４３】
このように、低位置にあるカソード端子２１から、発光素子３の天面に形成され、カソード端子２１より高い位置にあるｎ側電極へワイヤ６ａが配線されるので、配線高さが低い低ループのワイヤ６ａを形成することができる。また同様の方法によって、低位置にあるアノード端子２２から、発光素子３の天面に形成され、アノード端子２２より高い位置になるｐ側電極へワイヤ６ｂが配線されるので、配線高さが低い低ループのワイヤ６ｂを形成することができる。
【００４４】
次に、図３を用いて、ワイヤ６の先端部とバンプＢの接合面との形状の関係について説明する。
【００４５】
図３（Ａ）に示すように、ワイヤ６が徐々に細くなり始める第２のボンド部６２の基端となるウエッジ起点Ｐ１は、バンプＢの接合面Ｓ２の一端Ｐ２１から、接合面Ｓ２上に入り込んでいる。すなわち、平面視において、ウエッジ起点Ｐ１が接合面Ｓ２内に位置している。
【００４６】
このウエッジ起点Ｐ１の接合面Ｓ２上への入り込み度合いは、バンプＢの接合面Ｓ２の配線方向における長さに対して、１０％以上、例えば１５％以上とするのが望ましい。すなわち、ワイヤ６が延びる方向において、接合面Ｓ２の一端Ｐ２１からウェッジ起点Ｐ１までのワイヤ６の長さは、接合面Ｓ２の長さの１０％以上であるのが望ましい。これにより、ワイヤ６の太さが徐々に細くなる第２のボンド部６２の基端（ウエッジ起点Ｐ１）がバンプＢの接合面Ｓ２の他端Ｐ２２側へ寄る。このため、ワイヤ６の線径の太い部分をバンプＢの接合面Ｓ２の十分内側に位置させることができる。従って、第２のボンド部６２を含むワイヤ６の先端部とバンプＢの接合面Ｓ２とをしっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部５や金属製のワイヤ６の熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができる。よって、低ループとしたワイヤ６の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
また、このウエッジ起点Ｐ１の接合面Ｓ２上への入り込み度合いを、バンプＢの接合面Ｓ２の配線方向における長さに対して、２０％以上とすると、温度の変化が激しい環境にも耐久性を著しく向上させることができるので望ましい。
【００４８】
なお、ウエッジ起点Ｐ１のバンプＢの接合面Ｓ２上の位置は、図３（Ｂ）に示すように、キャピラリＣの押圧面Ｓ１における供給口Ｘの縁部が、バンプＢの接合面Ｓ２から外れないように、すなわちバンプＢの接合面Ｓ２の他端Ｐ２２の位置を超えないように、制御するのが望ましい。これにより、第２のボンド部６２を、接合面Ｓ２上でワイヤ６の先端を切断して形成できる。
【００４９】
本実施の形態では、バンプＢの接合面Ｓ２の輪郭形状が略円形であるため、接合面Ｓ２の配線方向の長さはバンプＢの直径に対応する。本実施の形態の一例では、バンプＢの直径が約８０μｍ、バンプＢの接合面Ｓ２の一端Ｐ２１からウエッジ起点Ｐ１までの長さが約１６μｍとしている。この場合、バンプＢの接合面Ｓ２の一端Ｐ２１からウエッジ起点Ｐ１までの長さとバンプＢの直径との比率は、約２０％となる。
【００５０】
本実施の形態に係る発光装置１について、熱応力のシミュレーションを行った。シミュレーションでは、ワイヤ６を純度９５％の銀合金、封止部５をヤング率１５ＭＰａ、ポアソン比０．４９のシリコーン樹脂と設定して、−４５℃および＋１２５℃の両方の温度において、ワイヤ６による萎縮伸長、および封止部５の収縮膨張による第２のボンド部６２に掛かる相当応力を測定した。測定値は相対値である。
【００５１】
シミュレーションの結果、図４に示すように、−４５℃および＋１２５℃のいずれでも、ウエッジ起点Ｐ１がバンプＢの手前に位置する−２％、バンプＢ上に位置する６％より、ウエッジ起点を１０％、１５％、２０％とした方が相当応力が大きく減少していることがわかる。従って、ウエッジ起点は１０％以上とするのが望ましい。
【００５２】
次に、シミュレーションを行った発光装置１を実際に製造して、熱衝撃試験を行った。熱衝撃試験は、−４０℃から１００℃までを１サイクルとして繰り返し、１００サイクル毎に常温状態（２５℃）と高温状態（１００℃）とにおいて点灯状態を試験した。ここで、常温状態と高温状態との２つの状態で点灯状態を試験する理由は、ワイヤ６の接合状態を確実に確認するためである。例えば、第２のボンド部６２が、バンプＢから外れているものの、バンプＢに接触している場合がある。この場合、発光素子３は点灯するため、第２のボンド部６２がバンプＢから外れていることを確認できない。高温状態にすると、封止部５の樹脂が熱膨張してワイヤ６がバンプＢから浮き上がりやすくなるため、常温状態と比較して第２のボンド部６２の外れが確認しやすい。従って、高温状態と常温状態との２つの状態で試験を行っている。
【００５３】
図４に示すように、ウエッジ起点Ｐ１をバンプＢの手前に位置する−２％とした場合は、常温点灯で６００サイクルにてワイヤ６の開放が確認され、また高温点灯では、２００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を６％とした場合は、常温点灯で５００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。また高温点灯では、３００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を１０％とした場合は、常温点灯で６００サイクルでも点灯したが、高温点灯では、３００サイクルでワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を１５％とした場合は、常温点灯で６００サイクルでも点灯したが、高温点灯では、３００サイクルでワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を２０％とした場合は、常温点灯で６００サイクルでも点灯し、高温点灯では５００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。
【００５４】
従って、熱衝撃という観点から、ウエッジ起点Ｐ１を２０％以上とするのが望ましい。
【００５５】
次に、図５を用いて、ワイヤ６の切断荷重について説明する。
【００５６】
本実施形態では、ワイヤ６は主材が銀により形成されている。図５はワイヤを銀合金、銅および金とした場合の破断荷重の測定値の例を示す。ワイヤの太さ（直径）は、図５（Ａ）では２３μｍ、図５（Ｂ）では２５μｍとしている。また、常温の２５℃で引張試験を行った場合と、高温の２５０℃で２０秒間の加熱をした後に引張試験を行った場合との測定結果を示す。
【００５７】
図５（Ａ）に示すように、ワイヤの線径が２３μｍである場合、銀合金は、２５℃では、破断荷重が銅より少し高い値であるものの、２５０℃では、金および銅より低い値を示す。また図５（Ｂ）に示すように、ワイヤの線径が２５μｍである場合、銀合金は、２５℃、２５０℃の両方で、金および銅より低い値を示す。従って、ワイヤ６に銀合金を使用することによって、ワイヤ６の第２のボンド部６２を形成して切断するときに、容易に切断することができる。図４および図５に示す例では、ワイヤ６を純度９５％の銀合金、封止部５をシリコーン樹脂としたが、ワイヤ６を銀を主材とする銀合金とし、封止部５を膨張率の異なる樹脂性としたりガラス製としたりしても、同様の傾向にあるものと思われる。
【００５８】
このように、本実施形態によると、ワイヤ６の接合性と切断性とを向上させることができるので、発光装置１の信頼性を向上させることができる。
【００５９】
また、直径２５μｍの銀合金において、高温の２５０℃で２０秒間の加熱をした後に引張試験を行った結果、破断荷重が金の９．８ｃＮより小さい８ｃＮのＡｇ線を使用した場合も、同様に切断性が良好である。その理由は、一般的に銀の快削性は金に比べて高く、Ａｇ合金においても主成分が銀であるため、金に比べて切断性が高いからである。
【００６０】
さらにＡｇ純度が９４％以上である銀合金を使用することにより、ワイヤ６の中のＣｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎの１種類または２種類以上が含まれる量が増加するため、例えば−４０〜１００℃の熱衝撃試験などにおいて接合性が高くなり、また銀の純度も高いため、反射率が高くなるので高輝度の発光装置を実現でき、高輝度、高信頼性の両立が可能である。
【００６１】
（他の構成例）
図１に示す発光装置１では、リードフレーム２と発光素子３とを、ワイヤ６により導通接続していた。そしてワイヤ６では、リードフレーム２との接合部に形成された第１のボンド部６１が低位置にあり、発光素子３の電極のバンプＢとの接合部に形成された第２のボンド部６２が高位置にあった。しかしながら、本実施形態に係るワイヤは、図１で示した構成以外の構成、例えば、図６および図７に示す発光装置でも採用することができる。なお、図６および図７においては、図１と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここでは説明を省略する場合がある。
【００６２】
図６に示す発光装置１ｘは、２個の発光素子３すなわち、第１の半導体素子としての第１の発光素子３１および第２の半導体素子としての第２の発光素子３２が、アノード端子（第２のリード電極）２２上に配置されている。そして、カソード端子（第１のリード電極）２１から第２の発光素子３２の一方の電極であるｎ電極へワイヤ６ａが配線されており、また、アノード端子２２から第１の発光素子３１の一方の電極であるｐ電極へワイヤ６ｂは配線されている。そして、第１の発光素子３１の他方の素子電極であるｎ電極から第２の発光素子３２の他方の素子電極であるｐ電極へワイヤ７が配線されている。
【００６３】
第１のワイヤとしてのワイヤ７は、第１の発光素子３１のｎ電極との接合部に第１のボンド部６１ｃが形成されるとともに、第２の発光素子３２のｐ電極との接合部に第２のボンド部６２ｃが形成されている。つまり、ワイヤ７は、同じ高さの位置にある電極同士を接続している。そしてワイヤ７は、第２および第３のワイヤとしてのワイヤ６ａ，６ｂと同一構成を有している。すなわち、第２のボンド部６２ｃは先細形状になっており、かつ、ワイヤ７が延びる方向において、ワイヤ７が細くなり始めるウェッジ起点の位置が、第２の発光素子３２のｐ電極に形成されたバンプＢとの接合面の一端から、接合面の長さの１０％以上バンプＢ側に入り込んでいる。
【００６４】
このように、アノード端子２２に２個の発光素子３が搭載された発光装置１ｘにおいて、発光素子３間を接続するようなワイヤ７であっても、バンプＢの接合面の長さに対して、ウエッジ起点を１０％以上バンプＢ側に入れ込むことによって、ワイヤ７とバンプＢとの接合強度を向上させることができる。
【００６５】
図７に示す発光装置１ｙは、２個の発光素子３のうち、第１の半導体素子としての第１の発光素子３１がアノード端子（第１のリード電極）２２に配置され、第２の発光素子３２がカソード端子（第２のリード電極）２１に配置されている。そして、カソード端子２１から第２の発光素子３２の一方の電極であるｎ電極へワイヤ６ａが配線されており、また、アノード端子２２から第１の発光素子３１の一方の電極であるｐ電極ワイヤ６ｂは配線されている。そして、第１の発光素子３１の他方の素子電極であるｎ電極から第２の発光素子３２の他方の素子電極であるｐ電極へワイヤ７が配線されている。
【００６６】
第１のワイヤとしてのワイヤ７は、第１の発光素子３１のｎ電極との接合部に第１のボンド部６１ｃが形成されるとともに、第２の発光素子３２のｐ電極との接合部に第２のボンド部６２ｃが形成されている。つまり、ワイヤ７は、同じ高さの位置にある電極同士を接続している。そしてワイヤ７は、第２および第３のワイヤとしてのワイヤ６ａ，６ｂと同一構成を有している。すなわち、第２のボンド部６２ｃは先細形状になっており、かつ、ワイヤ７が延びる方向において、ワイヤ７が細くなり始めるウェッジ起点の位置が、第２の発光素子３２のｐ電極に形成されたバンプＢとの接合面の一端から、接合面の長さの１０％以上バンプＢ側に入り込んでいる。
【００６７】
このように、アノード端子２２に第１の発光素子３１が配置され、カソード端子２１に第２の発光素子３２が配置されて、２個の発光素子３が別々の端子に配置された発光装置１ｙおいて、発光素子３間を接続するようなワイヤ７であっても、バンプＢの接合面の長さに対して、ウエッジ起点が１０％以上バンプＢ側に入れ込むことによって、ワイヤ７とバンプＢとの接合強度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本開示は、ワイヤの接合性と切断性を向上させることができることにより、半導体装置の信頼性を向上させることができるので、電極同士がワイヤにより接続された半導体装置およびワイヤボンディング配線方法に好適である。
【符号の説明】
【００６９】
１，１ｘ，１ｙ  発光装置（半導体装置）
２  リードフレーム
３  発光素子（半導体素子）
４  パッケージ部
５  封止部
６，６ａ，６ｂ，７  ワイヤ
２１  カソード端子
２２  アノード端子
３１  第１の発光素子（第１の半導体素子）
３２  第２の発光素子（第２の半導体素子）
６１，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ  第１のボンド部
６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ  第２のボンド部
Ｂ  バンプ
Ｐ１  ウエッジ起点（基端）
Ｐ２１  一端
Ｐ２２  他端
Ｃ  キャピラリ
Ｘ  供給口
Ｓ１  押圧面
Ｓ２  接合面
【図１】
2014083805.tif 000003
【図２】
2014083805.tif 000004
【図３】
2014083805.tif 000005
【図４】
2014083805.tif 000006
【図５】
2014083805.tif 000007
【図６】
2014083805.tif 000008
【図７】
2014083805.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月18日(2015.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極同士がワイヤにより接続された半導体装置、およびワイヤボンディング配線方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
離間した電極同士を導通接続するために、金属細線により形成されたワイヤが用いられる。このワイヤは、一方の電極にボールバンプを形成した後に、他方の電極からボールバンプまで配線するものである。このようなワイヤの配線技術に関するものとして特許文献１、２に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、ボンディングワイヤ及びボールバンプは銅を主成分とし、接合部の界面に銅以外の金属の濃度がボールバンプにおける金属の平均濃度の１０倍以上である濃化層を有し、且つ、ボールバンプと電極との接合界面に金属の濃度が、ボールバンプにおける金属の平均濃度の１０倍以上である濃化層を有するボンディングワイヤの接合構造が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、第２ボンド点にワイヤを折り曲げ積層してバンプを形成し、バンプに向かってワイヤをルーピングしてキャピラリ先端によってワイヤをバンプに押し付け、ワイヤをバンプに接合すると共に、インナチャンファ部によってワイヤを第１ワイヤ折り曲げ凸部へ押し付けて、弓形断面形状のワイヤ押し潰し部を形成した半導体装置およびワイヤボンディング方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／００５０８６号
【特許文献２】特開２００８−２３５８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のボンディングワイヤの接合構造では、ワイヤ配線材料の主成分として銅が使用されているが、ワイヤ配線材料が銅であったり、一般的に用いられる金であったりすると、ワイヤが断線するときの荷重である破断荷重が比較的大きい。従って、ワイヤをバンプ上の傾斜面にウエッジボンドする際に、ワイヤを細径とするための押し潰し開始位置がバンプの端部に位置すると、押し潰し断面が細くならず、キャピラリを引き上げたときに切断しきれずにウエッジから細線が伸長しながら引き上げられた状態となり、ワイヤ曲がりなどが生じてしまうことがある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の半導体装置およびワイヤボンディング方法では、ワイヤをバンプの凸部上で押し潰して切断しワイヤ押し潰し部を形成することで、ワイヤの接合性と切断性を向上させているが、このワイヤボンディング方法では、ウエッジの先端部分がバンプの上面の中央方向に寄っているため、反対に押し潰し開始位置（ウエッジ起点）がバンプ端に近付き過ぎてしまい、ワイヤとバンプのより強い接合が得られるワイヤの太い部分で接合することができないという課題がある。
【０００８】
半導体装置は、電極同士を接続するワイヤが樹脂により封止されている。半導体装置に熱が加わると、金属細線により形成されたワイヤと封止樹脂との熱膨張の差により、バンプに接続されたワイヤが外れたり、バンプの接続部分が断線したりする。従って、ワイヤは、バンプへの高い接合性が要求される。
【０００９】
そこで本開示は、ワイヤの接合性と切断性を向上させることで、信頼性の向上を図ることができる半導体装置およびワイヤボンディング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様では、半導体装置は、第１の電極と、バンプが形成された第２の電極とを導通接続する、少なくとも１つのワイヤを備え、前記ワイヤは、銀を主材とする合金により形成され、かつ、前記第１の電極との接合部に第１のボンド部が形成されるとともに、前記第２の電極のバンプとの接合部に第２のボンド部が形成されており、前記第２のボンド部は、先細形状になっており、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が、前記ワイヤと前記バンプとの接合面内に位置しており、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さは、前記接合面の長さの１０％以上である。
【００１１】
本開示の他の態様では、半導体装置において、第１電極と第２電極とを、銀を主材とする合金により形成されたワイヤによって導通接続するワイヤボンディング配線方法は、キャピラリの先端の供給口から金属材料を出し、前記第１電極に押しつけることによって、第１のボンド部を形成する第１工程と、前記キャピラリを、前記供給口から金属材料を出しながら前記第２電極の方へ移動させることによって、ワイヤループを形成する第２工程と、前記キャピラリの先端を、前記第２電極に形成されたバンプの接合面に押し当てることによって、第２のボンド部を形成する第３工程とを備え、前記第３の工程において、前記キャピラリの先端の押圧面の形状が前記第２のボンド部に転写されて、前記第２のボンド部が先細形状になり、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が前記接合面内に位置し、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さが前記接合面の長さの１０％以上になるように、前記キャピラリの位置を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によると、第２のボンド部とバンプの接合面とを、しっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部や金属製のワイヤの熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができるため、ワイヤの接合性と切断性を向上させることで、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係る発光装置を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図
【図２】図１に示す発光装置の発光素子とリードフレームとを導通接続するワイヤのワイヤボンディングの各工程を説明する図であり、（Ａ）はバンプを形成した状態の図、（Ｂ）は第１のボンド部を形成した後に、バンプの方向へ配線している状態の図、（Ｃ）はバンプ上に第２のボンド部を形成して配線を完了した状態の図
【図３】第２のボンド部を形成する際の状態を説明するための拡大図であり、（Ａ）はウエッジ起点が下限値に位置した状態を示す拡大図、（Ｂ）はウエッジ起点が上限値に位置した状態を示す拡大図
【図４】ウエッジ起点の位置ごとの相当応力のシミュレーション結果および熱衝撃試験結果を示す図
【図５】ワイヤの線径とワイヤの材質と温度とに基づいて破断荷重を測定した図であり、（Ａ）はワイヤの線径が２３μｍの場合の図、（Ｂ）はワイヤの線径が２５μｍの場合の図
【図６】アノード端子に発光素子を、２個配置した場合の発光装置の一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図
【図７】カソード端子に１個の発光素子、アノード端子に１個の発光素子をそれぞれ配置した場合の発光装置の一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示における第１態様は、半導体装置は、第１の電極と、バンプが形成された第２の電極とを導通接続する、少なくとも１つのワイヤを備え、前記ワイヤは、銀を主材とする合金により形成され、かつ、前記第１の電極との接合部に第１のボンド部が形成されるとともに、前記第２の電極のバンプとの接合部に第２のボンド部が形成されており、前記第２のボンド部は、先細形状になっており、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が、前記ワイヤと前記バンプとの接合面内に位置しており、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さは、前記接合面の長さの１０％以上である。
【００１５】
第１態様によれば、ワイヤが銀を主材とする合金により形成されているため、銅や金と比較して破断荷重を小さいものとすることができる。また、第２のボンド部が先細形状であり、かつ、ワイヤが延びる方向において、ワイヤが細くなり始める基端が、接合面の長さに対して１０％以上バンプ側に入り込んでいるため、ワイヤの線径の太い部分をバンプの接合面の十分内側に位置させることができる。従って、第２のボンド部を含むワイヤの先端部とバンプの接合面とを、しっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部や金属製のワイヤの熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができる。よって、ワイヤの接合性と切断性を向上させることができるので、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００１６】
本開示の第２態様は、第１態様において、半導体素子と、第１のリード電極とを備え、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記半導体素子の天面に形成されており、前記第１のリード電極より高い位置にある第１の素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む。
【００１７】
第２態様によれば、低位置にあるリード電極から、高位置にある半導体素子の素子電極にワイヤを配線することで、ワイヤの配線高さが低い低ループとすることができる。
【００１８】
本開示の第３態様は、第２態様において、第２のリード電極を備え、前記半導体素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記第１の素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤを含む。
【００１９】
第３態様によれば、第２のリード電極に配置した半導体素子の一対の素子電極から、リード電極と第２のリード電極とのそれぞれに、ワイヤを配線した半導体装置を構成することができる。
【００２０】
本開示の第４態様は、第１態様において、第１および第２の半導体素子を備え、前記ワイヤは、前記第１の電極としての、前記第１の半導体素子の天面に形成された素子電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の天面に形成され、前記第１の半導体素子の前記素子電極と同じ高さの位置にある素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む。
【００２１】
第４態様によれば、第１の半導体素子と第２の半導体素子との素子電極が、同じ高さに位置していても、ワイヤの接合性を向上させることができる。
【００２２】
本開示の第５態様は、第４態様において、第１および第２のリード電極を備え、前記第１および第２の半導体素子は、それぞれ、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む。
【００２３】
第５態様によれば、第２のリード電極上に第１および第２の半導体素子が配置された半導体装置において、第１の半導体素子の素子電極と第２の半導体素子の素子電極とを接続するワイヤに加え、第１のリード電極と第１の半導体素子の素子電極とを接続する第２のワイヤ、および、第２のリード電極と第２の半導体素子の素子電極とを接続する第３のワイヤについて、接合性を向上させることができる。
【００２４】
本開示の第６態様は、第４態様において、第１および第２のリード電極を備え、前記第１の半導体素子は、前記第１のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記第２の半導体素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む。
【００２５】
第６態様によれば、第１のリード電極上に第１の半導体素子が配置され、第２のリード電極上に第２の半導体素子が配置された半導体装置において、第１の半導体素子の素子電極と第２の半導体素子の素子電極とを接続するワイヤに加え、第１のリード電極と第１の半導体素子の素子電極とを接続する第２のワイヤ、および、第２のリード電極と第２の半導体素子の素子電極とを接続する第３のワイヤについて、接合性を向上させることができる。
【００２６】
本開示の第７態様は、半導体装置において、第１電極と第２電極とを、銀を主材とする合金により形成されたワイヤによって導通接続するワイヤボンディング配線方法であって、  キャピラリの先端の供給口から金属材料を出し、前記第１電極に押しつけることによって、第１のボンド部を形成する第１工程と、前記キャピラリを、前記供給口から金属材料を出しながら前記第２電極の方へ移動させることによって、ワイヤループを形成する第２工程と、前記キャピラリの先端を、前記第２電極に形成されたバンプの接合面に押し当てることによって、第２のボンド部を形成する第３工程とを備え、前記第３の工程において、前記キャピラリの先端の押圧面の形状が前記第２のボンド部に転写されて、前記第２のボンド部が先細形状になり、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が前記接合面内に位置し、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さが前記接合面の長さの１０％以上になるように、前記キャピラリの位置を制御する。
【００２７】
第７態様によれば、ワイヤが銀を主材とする合金により形成されているため、銅や金と比較して破断荷重を小さいものとすることができる。また、第２のボンド部が先細形状になり、かつ、ワイヤが延びる方向において、ワイヤが細くなり始める基端が、接合面の長さに対して１０％以上バンプ側に入り込むよう、キャピラリの位置が制御されるため、ワイヤの線径の太い部分をバンプの接合面の十分内側に位置させることができる。従って、第２のボンド部を含むワイヤの先端部とバンプの接合面とを、しっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部や金属製のワイヤの熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができる。よって、ワイヤの接合性と切断性を向上させることができるので、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００２８】
本開示の第８態様は、第７態様において、前記第３の工程において、前記キャピラリの先端の供給口の縁部が、前記接合面から外れないように、前記キャピラリの位置を制御する。
【００２９】
第８態様によれば、ワイヤの第２のボンド部の先端を接合面上で切断して形成できる。
【００３０】
（実施の形態）
実施の形態に係る半導体装置を、発光装置を例にとって、図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１（Ａ）および（Ｂ）に示す発光装置１は、基体であるリードフレーム２と、半導体素子の一例である発光素子３と、パッケージ部４と、封止部５とを備えている。
【００３２】
リードフレーム２は、金属薄板から形成され、カソード端子（リード電極）２１と、アノード端子（第２のリード電極）２２とから構成されている。カソード端子２１はワイヤ６ａによって発光素子３に導通接続されており、アノード端子２２はワイヤ６ｂによって発光素子３に導通接続される。以降の説明では、ワイヤ６ａ，６ｂをまとめてワイヤ６という場合がある。
【００３３】
発光素子３は、青色発光ダイオードや赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードなどと、用途に応じて適宜採用することができる。発光素子３は、絶縁性基板に半導体層が設けられ、天面に、陰極となるｎ側電極と陽極となるｐ側電極とが一対の素子電極として設けられたＬＥＤである。発光層、およびｐ型半導体層とｎ型半導体層の一部とをエッチングすることで露出したｎ型半導体層上に形成されたｎ側電極と、ｎ側電極を形成するときにエッチングされた残余のｐ型半導体層上の領域に形成されたｐ側電極とが、天面に形成され、ｎ側電極とｐ側電極とのそれぞれにワイヤ６が配線されている。以下、ｎ側電極およびｐ側電極を電極パッドと称することがある。
【００３４】
パッケージ部４は、封止部５を形成するための凹部４１が形成されている。パッケージ部４は、リードフレーム２のカソード端子２１とアノード端子２２との表面部を、ワイヤ６のボンド部として露出させ、カソード端子２１とアノード端子２２とに跨るように形成されている。パッケージ部４は、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの樹脂材により形成することができる。
【００３５】
封止部５は、パッケージ部４の凹部４１に形成されていることで、発光素子３およびワイヤ６を封止している。封止部５には、樹脂またはガラスといった主材である透明媒体中に、発光素子３からの光に励起されて波長を変換する蛍光体を含有させることができる。例えば、発光素子３が青色を発光するものであれば、黄色光を発光する蛍光体を封止部５に含有させることで、発光素子３からの青色光と蛍光体からの黄色光とが混色するので、白色光とすることができる。蛍光体としては、珪酸塩蛍光体やＹＡＧ系蛍光体を使用することができる。
【００３６】
ワイヤ６は、リードフレーム２への外部からの電源を発光素子３へ供給するための配線である。ワイヤ６は、銀を主材とする合金により形成されている。この合金は、例えばＣｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎの１種類または２種類以上が１０％重量以下含まれており、またはＡｕを含有させたものとすることができる。
【００３７】
第１のワイヤとしてのワイヤ６ａは、第１の電極としてのカソード素子２１と、発光素子３の天面に形成された第２の電極としてのｎ型電極とを導通接続する。ワイヤ６ａは、カソード素子２１との接合部に第１のボンド部６１ａが形成されるとともに、発光素子３のｎ型電極のバンプＢとの接合部に第２のボンド部６２ａが形成されている。第２のワイヤとしてのワイヤ６ｂは、第１の電極としてのアノード素子２２と、発光素子３の天面に形成された第２の電極としてのｐ型電極とを導通接続する。ワイヤ６ｂは、アノード素子２２との接合部に第１のボンド部６１ｂが形成されるとともに、発光素子３のｐ型電極のバンプＢとの接合部に第２のボンド部６２ｂが形成されている。以降の説明では、第１のボンド部６１ａ，６１ｂをまとめて第１のボンド部６１といい、第２のボンド部６２ａ，６２ｂをまとめて第２のボンド部６２という場合がある。
【００３８】
ここで、ワイヤ６のワイヤボンディング配線方法について、図面に基づいて説明する。ここでは、カソード素子２１と発光素子３のｎ側電極とを導通接続するワイヤ６ａを形成する場合を例にとって説明を行う。なお、アノード素子２２と発光素子３のｐ側電極とを導通接続するワイヤ６ｂを形成する場合も、同様の方法を行えばよい。
【００３９】
まず、図２（Ａ）に示すように、キャピラリＣを発光素子３のｎ側電極上に降下させてバンプＢを形成する。
【００４０】
次に、キャピラリＣを上昇させ、カソード端子２１の上方に水平移動させた後に、カソード端子２１の上面に降下させる。そして、キャピラリＣの先端の供給口Ｘからワイヤの金属材料を突出させ、カソード端子２１に押し付け、第１のボンド部６１ａを形成する。次に、供給口Ｘから金属材料を押し出してワイヤ６ａを形成しながらキャピラリＣを引き上げ、アノード端子２２の方向へ移動させることで、図２（Ｂ）に示すように、ワイヤループが形成される。
【００４１】
そして、キャピラリＣの先端をバンプＢまで移動させ、バンプＢの接合面に押し当てる。これにより、キャピラリＣの供給口の周囲面である円弧面に形成された押圧面Ｓ１とバンプＢとの間で、ワイヤ６ａの先端が押し潰され、キャピラリＣの先端の押圧面Ｓ１の形状がワイヤ６ａの先端部に転写される。押し潰されたワイヤ６ａの先端は、第２のボンド部６２ａとなる。このようにして、ワイヤ６ａがバンプＢの接合面に接合されて配線される。
【００４２】
ワイヤ６ａの第２のボンド部６２ａは、キャピラリＣの先端の押圧面Ｓ１の形状が転写されることで、均一の太さで配線されていたワイヤ本体の断面形状が、凹状の円弧面となって、後述する基端から先端に向かって徐々に細くなっている。すなわち、第２のボンド部６２ａは先細形状になっている。
【００４３】
このように、低位置にあるカソード端子２１から、発光素子３の天面に形成され、カソード端子２１より高い位置にあるｎ側電極へワイヤ６ａが配線されるので、配線高さが低い低ループのワイヤ６ａを形成することができる。また同様の方法によって、低位置にあるアノード端子２２から、発光素子３の天面に形成され、アノード端子２２より高い位置になるｐ側電極へワイヤ６ｂが配線されるので、配線高さが低い低ループのワイヤ６ｂを形成することができる。
【００４４】
次に、図３を用いて、ワイヤ６の先端部とバンプＢの接合面との形状の関係について説明する。
【００４５】
図３（Ａ）に示すように、ワイヤ６が徐々に細くなり始める第２のボンド部６２の基端となるウエッジ起点Ｐ１は、バンプＢの接合面Ｓ２の一端Ｐ２１から、接合面Ｓ２上に入り込んでいる。すなわち、平面視において、ウエッジ起点Ｐ１が接合面Ｓ２内に位置している。
【００４６】
このウエッジ起点Ｐ１の接合面Ｓ２上への入り込み度合いは、バンプＢの接合面Ｓ２の配線方向における長さに対して、１０％以上、例えば１５％以上とするのが望ましい。すなわち、ワイヤ６が延びる方向において、接合面Ｓ２の一端Ｐ２１からウェッジ起点Ｐ１までのワイヤ６の長さは、接合面Ｓ２の長さの１０％以上であるのが望ましい。これにより、ワイヤ６の太さが徐々に細くなる第２のボンド部６２の基端（ウエッジ起点Ｐ１）がバンプＢの接合面Ｓ２の他端Ｐ２２側へ寄る。このため、ワイヤ６の線径の太い部分をバンプＢの接合面Ｓ２の十分内側に位置させることができる。従って、第２のボンド部６２を含むワイヤ６の先端部とバンプＢの接合面Ｓ２とをしっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部５や金属製のワイヤ６の熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができる。よって、低ループとしたワイヤ６の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
また、このウエッジ起点Ｐ１の接合面Ｓ２上への入り込み度合いを、バンプＢの接合面Ｓ２の配線方向における長さに対して、２０％以上とすると、温度の変化が激しい環境にも耐久性を著しく向上させることができるので望ましい。
【００４８】
なお、ウエッジ起点Ｐ１のバンプＢの接合面Ｓ２上の位置は、図３（Ｂ）に示すように、キャピラリＣの押圧面Ｓ１における供給口Ｘの縁部が、バンプＢの接合面Ｓ２から外れないように、すなわちバンプＢの接合面Ｓ２の他端Ｐ２２の位置を超えないように、制御するのが望ましい。これにより、第２のボンド部６２を、接合面Ｓ２上でワイヤ６の先端を切断して形成できる。
【００４９】
本実施の形態では、バンプＢの接合面Ｓ２の輪郭形状が略円形であるため、接合面Ｓ２の配線方向の長さはバンプＢの直径に対応する。本実施の形態の一例では、バンプＢの直径が約８０μｍ、バンプＢの接合面Ｓ２の一端Ｐ２１からウエッジ起点Ｐ１までの長さが約１６μｍとしている。この場合、バンプＢの接合面Ｓ２の一端Ｐ２１からウエッジ起点Ｐ１までの長さとバンプＢの直径との比率は、約２０％となる。
【００５０】
本実施の形態に係る発光装置１について、熱応力のシミュレーションを行った。シミュレーションでは、ワイヤ６を純度９５％の銀合金、封止部５をヤング率１５ＭＰａ、ポアソン比０．４９のシリコーン樹脂と設定して、−４５℃および＋１２５℃の両方の温度において、ワイヤ６による萎縮伸長、および封止部５の収縮膨張による第２のボンド部６２に掛かる相当応力を測定した。測定値は相対値である。
【００５１】
シミュレーションの結果、図４に示すように、−４５℃および＋１２５℃のいずれでも、ウエッジ起点Ｐ１がバンプＢの手前に位置する−２％、バンプＢ上に位置する６％より、ウエッジ起点を１０％、１５％、２０％とした方が相当応力が大きく減少していることがわかる。従って、ウエッジ起点は１０％以上とするのが望ましい。
【００５２】
次に、シミュレーションを行った発光装置１を実際に製造して、熱衝撃試験を行った。熱衝撃試験は、−４０℃から１００℃までを１サイクルとして繰り返し、１００サイクル毎に常温状態（２５℃）と高温状態（１００℃）とにおいて点灯状態を試験した。ここで、常温状態と高温状態との２つの状態で点灯状態を試験する理由は、ワイヤ６の接合状態を確実に確認するためである。例えば、第２のボンド部６２が、バンプＢから外れているものの、バンプＢに接触している場合がある。この場合、発光素子３は点灯するため、第２のボンド部６２がバンプＢから外れていることを確認できない。高温状態にすると、封止部５の樹脂が熱膨張してワイヤ６がバンプＢから浮き上がりやすくなるため、常温状態と比較して第２のボンド部６２の外れが確認しやすい。従って、高温状態と常温状態との２つの状態で試験を行っている。
【００５３】
図４に示すように、ウエッジ起点Ｐ１をバンプＢの手前に位置する−２％とした場合は、常温点灯で６００サイクルにてワイヤ６の開放が確認され、また高温点灯では、２００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を６％とした場合は、常温点灯で５００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。また高温点灯では、３００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を１０％とした場合は、常温点灯で６００サイクルでも点灯したが、高温点灯では、３００サイクルでワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を１５％とした場合は、常温点灯で６００サイクルでも点灯したが、高温点灯では、３００サイクルでワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を２０％とした場合は、常温点灯で６００サイクルでも点灯し、高温点灯では５００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。
【００５４】
従って、熱衝撃という観点から、ウエッジ起点Ｐ１を２０％以上とするのが望ましい。
【００５５】
次に、図５を用いて、ワイヤ６の破断荷重について説明する。
【００５６】
本実施形態では、ワイヤ６は主材が銀により形成されている。図５はワイヤを銀合金、銅および金とした場合の破断荷重の測定値の例を示す。ワイヤの太さ（直径）は、図５（Ａ）では２３μｍ、図５（Ｂ）では２５μｍとしている。また、常温の２５℃で引張試験を行った場合と、高温の２５０℃で２０秒間の加熱をした後に引張試験を行った場合との測定結果を示す。
【００５７】
図５（Ａ）に示すように、ワイヤの線径が２３μｍである場合、銀合金は、２５℃では、破断荷重が銅より少し高い値であるものの、２５０℃では、金および銅より低い値を示す。また図５（Ｂ）に示すように、ワイヤの線径が２５μｍである場合、銀合金は、２５℃、２５０℃の両方で、金および銅より低い値を示す。従って、ワイヤ６に銀合金を使用することによって、ワイヤ６の第２のボンド部６２を形成して切断するときに、容易に切断することができる。図４および図５に示す例では、ワイヤ６を純度９５％の銀合金、封止部５をシリコーン樹脂としたが、ワイヤ６を銀を主材とする銀合金とし、封止部５を膨張率の異なる樹脂製としたりガラス製としたりしても、同様の傾向にあるものと思われる。
【００５８】
このように、本実施形態によると、ワイヤ６の接合性と切断性とを向上させることができるので、発光装置１の信頼性を向上させることができる。
【００５９】
また、直径２５μｍの銀合金において、高温の２５０℃で２０秒間の加熱をした後に引張試験を行った結果、破断荷重が金の９．８ｃＮより小さい８ｃＮのＡｇ線を使用した場合も、同様に切断性が良好である。その理由は、一般的に銀の快削性は金に比べて高く、Ａｇ合金においても主成分が銀であるため、金に比べて切断性が高いからである。
【００６０】
さらにＡｇ純度が９４％以上である銀合金を使用することにより、ワイヤ６の中のＣｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎの１種類または２種類以上が含まれる量が増加するため、例えば−４０〜１００℃の熱衝撃試験などにおいて接合性が高くなり、また銀の純度も高いため、反射率が高くなるので高輝度の発光装置を実現でき、高輝度、高信頼性の両立が可能である。
【００６１】
（他の構成例）
図１に示す発光装置１では、リードフレーム２と発光素子３とを、ワイヤ６により導通接続していた。そしてワイヤ６では、リードフレーム２との接合部に形成された第１のボンド部６１が低位置にあり、発光素子３の電極のバンプＢとの接合部に形成された第２のボンド部６２が高位置にあった。しかしながら、本実施形態に係るワイヤは、図１で示した構成以外の構成、例えば、図６および図７に示す発光装置でも採用することができる。なお、図６および図７においては、図１と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここでは説明を省略する場合がある。
【００６２】
図６に示す発光装置１ｘは、２個の発光素子３すなわち、第１の半導体素子としての第１の発光素子３１および第２の半導体素子としての第２の発光素子３２が、アノード端子（第２のリード電極）２２上に配置されている。そして、カソード端子（第１のリード電極）２１から第２の発光素子３２の一方の電極であるｎ電極へワイヤ６ａが配線されており、また、アノード端子２２から第１の発光素子３１の一方の電極であるｐ電極へワイヤ６ｂは配線されている。そして、第１の発光素子３１の他方の素子電極であるｎ電極から第２の発光素子３２の他方の素子電極であるｐ電極へワイヤ７が配線されている。
【００６３】
第１のワイヤとしてのワイヤ７は、第１の発光素子３１のｎ電極との接合部に第１のボンド部６１ｃが形成されるとともに、第２の発光素子３２のｐ電極との接合部に第２のボンド部６２ｃが形成されている。つまり、ワイヤ７は、同じ高さの位置にある電極同士を接続している。そしてワイヤ７は、第２および第３のワイヤとしてのワイヤ６ａ，６ｂと同一構成を有している。すなわち、第２のボンド部６２ｃは先細形状になっており、かつ、ワイヤ７が延びる方向において、ワイヤ７が細くなり始めるウェッジ起点の位置が、第２の発光素子３２のｐ電極に形成されたバンプＢとの接合面の一端から、接合面の長さの１０％以上バンプＢ側に入り込んでいる。
【００６４】
このように、アノード端子２２に２個の発光素子３が搭載された発光装置１ｘにおいて、発光素子３間を接続するようなワイヤ７であっても、バンプＢの接合面の長さに対して、ウエッジ起点を１０％以上バンプＢ側に入れ込むことによって、ワイヤ７とバンプＢとの接合強度を向上させることができる。
【００６５】
図７に示す発光装置１ｙは、２個の発光素子３のうち、第１の半導体素子としての第１の発光素子３１がアノード端子（第１のリード電極）２２に配置され、第２の発光素子３２がカソード端子（第２のリード電極）２１に配置されている。そして、カソード端子２１から第２の発光素子３２の一方の電極であるｎ電極へワイヤ６ａが配線されており、また、アノード端子２２から第１の発光素子３１の一方の電極であるｐ電極ワイヤ６ｂは配線されている。そして、第１の発光素子３１の他方の素子電極であるｎ電極から第２の発光素子３２の他方の素子電極であるｐ電極へワイヤ７が配線されている。
【００６６】
第１のワイヤとしてのワイヤ７は、第１の発光素子３１のｎ電極との接合部に第１のボンド部６１ｃが形成されるとともに、第２の発光素子３２のｐ電極との接合部に第２のボンド部６２ｃが形成されている。つまり、ワイヤ７は、同じ高さの位置にある電極同士を接続している。そしてワイヤ７は、第２および第３のワイヤとしてのワイヤ６ａ，６ｂと同一構成を有している。すなわち、第２のボンド部６２ｃは先細形状になっており、かつ、ワイヤ７が延びる方向において、ワイヤ７が細くなり始めるウェッジ起点の位置が、第２の発光素子３２のｐ電極に形成されたバンプＢとの接合面の一端から、接合面の長さの１０％以上バンプＢ側に入り込んでいる。
【００６７】
このように、アノード端子２２に第１の発光素子３１が配置され、カソード端子２１に第２の発光素子３２が配置されて、２個の発光素子３が別々の端子に配置された発光装置１ｙおいて、発光素子３間を接続するようなワイヤ７であっても、バンプＢの接合面の長さに対して、ウエッジ起点が１０％以上バンプＢ側に入れ込むことによって、ワイヤ７とバンプＢとの接合強度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本開示は、ワイヤの接合性と切断性を向上させることができることにより、半導体装置の信頼性を向上させることができるので、電極同士がワイヤにより接続された半導体装置およびワイヤボンディング配線方法に好適である。
【符号の説明】
【００６９】
１，１ｘ，１ｙ  発光装置（半導体装置）
２  リードフレーム
３  発光素子（半導体素子）
４  パッケージ部
５  封止部
６，６ａ，６ｂ，７  ワイヤ
２１  カソード端子
２２  アノード端子
３１  第１の発光素子（第１の半導体素子）
３２  第２の発光素子（第２の半導体素子）
６１，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ  第１のボンド部
６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ  第２のボンド部
Ｂ  バンプ
Ｐ１  ウエッジ起点（基端）
Ｐ２１  一端
Ｐ２２  他端
Ｃ  キャピラリ
Ｘ  供給口
Ｓ１  押圧面
Ｓ２  接合面
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、バンプが形成された第２の電極とを導通接続する、少なくとも１つのワイヤを備え、
前記ワイヤは、銀を主材とする合金により形成され、かつ、前記第１の電極との接合部に第１のボンド部が形成されるとともに、前記第２の電極のバンプとの接合部に第２のボンド部が形成されており、
前記第２のボンド部は、先細形状になっており、かつ、
平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が、前記ワイヤと前記バンプとの接合面内に位置しており、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さは、前記接合面の長さの１０％以上である
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、
半導体素子と、第１のリード電極とを備え、
前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記半導体素子の天面に形成されており、前記第１のリード電極より高い位置にある第１の素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む
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、
第２のリード電極を備え、
前記半導体素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記第１の素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤを含む
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置において、
第１および第２の半導体素子を備え、
前記ワイヤは、前記第１の電極としての、前記第１の半導体素子の天面に形成された素子電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の天面に形成され、前記第１の半導体素子の前記素子電極と同じ高さの位置にある素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む
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、
第１および第２のリード電極を備え、
前記第１および第２の半導体素子は、それぞれ、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記ワイヤは、
前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、
前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項４記載の半導体装置において、
第１および第２のリード電極を備え、
前記第１の半導体素子は、前記第１のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記第２の半導体素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記ワイヤは、
前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、
前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の半導体素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
半導体装置において、第１電極と第２電極とを、銀を主材とする合金により形成されたワイヤによって導通接続するワイヤボンディング配線方法であって、
キャピラリの先端の供給口から金属材料を出し、前記第１電極に押しつけることによって、第１のボンド部を形成する第１工程と、
前記キャピラリを、前記供給口から金属材料を出しながら前記第２電極の方へ移動させることによって、ワイヤループを形成する第２工程と、
前記キャピラリの先端を、前記第２電極に形成されたバンプの接合面に押し当てることによって、第２のボンド部を形成する第３工程とを備え、
前記第３工程において、
前記キャピラリの先端の押圧面の形状が前記第２のボンド部に転写されて、前記第２のボンド部が先細形状になり、かつ、
平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が前記接合面内に位置し、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さが前記接合面の長さの１０％以上になるように、前記キャピラリの位置を制御する
ことを特徴とするワイヤボンディング配線方法。
【請求項８】
請求項７記載のワイヤボンディング配線方法において、
前記第３工程において、前記キャピラリの先端の供給口の縁部が、前記接合面から外れないように、前記キャピラリの位置を制御する
ことを特徴とするワイヤボンディング配線方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2014083805.tif 000010
【図２】
2014083805.tif 000011
【図３】
2014083805.tif 000012
【図４】
2014083805.tif 000013
【図５】
2014083805.tif 000014
【図６】
2014083805.tif 000015
【図７】
2014083805.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月7日(2015.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極同士がワイヤにより接続された発光装置、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
離間した電極同士を導通接続するために、金属細線により形成されたワイヤが用いられる。このワイヤは、一方の電極にボールバンプを形成した後に、他方の電極からボールバンプまで配線するものである。このようなワイヤの配線技術に関するものとして特許文献１、２に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、ボンディングワイヤ及びボールバンプは銅を主成分とし、接合部の界面に銅以外の金属の濃度がボールバンプにおける金属の平均濃度の１０倍以上である濃化層を有し、且つ、ボールバンプと電極との接合界面に金属の濃度が、ボールバンプにおける金属の平均濃度の１０倍以上である濃化層を有するボンディングワイヤの接合構造が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、第２ボンド点にワイヤを折り曲げ積層してバンプを形成し、バンプに向かってワイヤをルーピングしてキャピラリ先端によってワイヤをバンプに押し付け、ワイヤをバンプに接合すると共に、インナチャンファ部によってワイヤを第１ワイヤ折り曲げ凸部へ押し付けて、弓形断面形状のワイヤ押し潰し部を形成した半導体装置およびワイヤボンディング方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／００５０８６号
【特許文献２】特開２００８−２３５８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のボンディングワイヤの接合構造では、ワイヤ配線材料の主成分として銅が使用されているが、ワイヤ配線材料が銅であったり、一般的に用いられる金であったりすると、ワイヤが断線するときの荷重である破断荷重が比較的大きい。従って、ワイヤをバンプ上の傾斜面にウエッジボンドする際に、ワイヤを細径とするための押し潰し開始位置がバンプの端部に位置すると、押し潰し断面が細くならず、キャピラリを引き上げたときに切断しきれずにウエッジから細線が伸長しながら引き上げられた状態となり、ワイヤ曲がりなどが生じてしまうことがある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の半導体装置およびワイヤボンディング方法では、ワイヤをバンプの凸部上で押し潰して切断しワイヤ押し潰し部を形成することで、ワイヤの接合性と切断性を向上させているが、このワイヤボンディング方法では、ウエッジの先端部分がバンプの上面の中央方向に寄っているため、反対に押し潰し開始位置（ウエッジ起点）がバンプ端に近付き過ぎてしまい、ワイヤとバンプのより強い接合が得られるワイヤの太い部分で接合することができないという課題がある。
【０００８】
発光装置は、電極同士を接続するワイヤが樹脂により封止されている。発光装置に熱が加わると、金属細線により形成されたワイヤと封止樹脂との熱膨張の差により、バンプに接続されたワイヤが外れたり、バンプの接続部分が断線したりする。従って、ワイヤは、バンプへの高い接合性が要求される。
【０００９】
そこで本開示は、ワイヤの接合性と切断性を向上させることで、信頼性の向上を図ることができる発光装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様では、発光装置は、発光素子と、第１の電極と、前記発光素子上のバンプが形成された第２の電極とを導通接続する、ワイヤと、前記発光素子および前記ワイヤを封止するシリコーン樹脂とを備え、前記ワイヤは、銀を主材とする合金により形成され、かつ、前記第１の電極との接合部に第１のボンド部が形成されるとともに、前記第２の電極のバンプとの接合部に第２のボンド部が形成されており、前記第２のボンド部は、先細形状になっており、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が、前記ワイヤと前記バンプとの接合面内に位置しており、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さは、前記接合面の長さの１０％以上である。
【００１１】
本開示の他の態様では、発光装置の製造方法は、キャピラリの先端の供給口から金属材料を出し、第１電極に押しつけることによって、第１のボンド部を形成する第１工程と、前記キャピラリを、前記供給口から前記金属材料を出しながら発光素子の天面に形成された第２電極の方へ移動させることによって、ワイヤループを形成する第２工程と、前記キャピラリの先端を、前記第２電極に形成されたバンプの接合面に押し当てることによって、第２のボンド部を形成し、前記第１電極と前記第２電極とを導通接続するワイヤを形成する第３工程と、前記発光素子および前記ワイヤをシリコーン樹脂で封止する第４工程とを備え、前記金属材料は銀を主材とする合金であって、前記第３の工程において、前記キャピラリの先端の押圧面の形状が前記第２のボンド部に転写されて、前記第２のボンド部が先細形状になり、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が前記接合面内に位置し、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さが前記接合面の長さの１０％以上になるように、前記キャピラリの位置を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によると、第２のボンド部とバンプの接合面とを、しっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部や金属製のワイヤの熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができるため、ワイヤの接合性と切断性を向上させることで、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係る発光装置を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図
【図２】図１に示す発光装置の発光素子とリードフレームとを導通接続するワイヤのワイヤボンディングの各工程を説明する図であり、（Ａ）はバンプを形成した状態の図、（Ｂ）は第１のボンド部を形成した後に、バンプの方向へ配線している状態の図、（Ｃ）はバンプ上に第２のボンド部を形成して配線を完了した状態の図
【図３】第２のボンド部を形成する際の状態を説明するための拡大図であり、（Ａ）はウエッジ起点が下限値に位置した状態を示す拡大図、（Ｂ）はウエッジ起点が上限値に位置した状態を示す拡大図
【図４】ウエッジ起点の位置ごとの相当応力のシミュレーション結果および熱衝撃試験結果を示す図
【図５】ワイヤの線径とワイヤの材質と温度とに基づいて破断荷重を測定した図であり、（Ａ）はワイヤの線径が２３μｍの場合の図、（Ｂ）はワイヤの線径が２５μｍの場合の図
【図６】アノード端子に発光素子を、２個配置した場合の発光装置の一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図
【図７】カソード端子に１個の発光素子、アノード端子に１個の発光素子をそれぞれ配置した場合の発光装置の一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示における第１態様は、発光装置は、発光素子と、第１の電極と、前記発光素子上のバンプが形成された第２の電極とを導通接続する、ワイヤと、前記発光素子および前記ワイヤを封止するシリコーン樹脂とを備え、前記ワイヤは、銀を主材とする合金により形成され、かつ、前記第１の電極との接合部に第１のボンド部が形成されるとともに、前記第２の電極のバンプとの接合部に第２のボンド部が形成されており、前記第２のボンド部は、先細形状になっており、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が、前記ワイヤと前記バンプとの接合面内に位置しており、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さは、前記接合面の長さの１０％以上である。
【００１５】
第１態様によれば、ワイヤが銀を主材とする合金により形成されているため、銅や金と比較して破断荷重を小さいものとすることができる。また、第２のボンド部が先細形状であり、かつ、ワイヤが延びる方向において、ワイヤが細くなり始める基端が、接合面の長さに対して１０％以上バンプ側に入り込んでいるため、ワイヤの線径の太い部分をバンプの接合面の十分内側に位置させることができる。従って、第２のボンド部を含むワイヤの先端部とバンプの接合面とを、しっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部や金属製のワイヤの熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができる。よって、ワイヤの接合性と切断性を向上させることができるので、発光装置の信頼性を向上させることができる。
【００１６】
本開示の第２態様は、第１態様において、第１のリード電極を備え、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記発光素子の天面に形成されており、前記第１のリード電極より高い位置にある第１の素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む。
【００１７】
第２態様によれば、低位置にあるリード電極から、高位置にある発光素子の素子電極にワイヤを配線することで、ワイヤの配線高さが低い低ループとすることができる。
【００１８】
本開示の第３態様は、第２態様において、第２のリード電極を備え、前記発光素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記第１の素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記発光素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤを含む。
【００１９】
第３態様によれば、第２のリード電極に配置した発光素子の一対の素子電極から、リード電極と第２のリード電極とのそれぞれに、ワイヤを配線した発光装置を構成することができる。
【００２０】
本開示の第４態様は、第１態様において、前記発光素子として、第１および第２の発光素子を備え、前記ワイヤは、前記第１の電極としての、前記第１の発光素子の天面に形成された素子電極と、前記第２の電極としての、前記第２の発光素子の天面に形成され、前記第１の発光素子の前記素子電極と同じ高さの位置にある素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む。
【００２１】
第４態様によれば、第１の発光素子と第２の発光素子との素子電極が、同じ高さに位置していても、ワイヤの接合性を向上させることができる。
【００２２】
本開示の第５態様は、第４態様において、第１および第２のリード電極を備え、前記第１および第２の発光素子は、それぞれ、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の発光素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の発光素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む。
【００２３】
第５態様によれば、第２のリード電極上に第１および第２の発光素子が配置された発光装置において、第１の発光素子の素子電極と第２の発光素子の素子電極とを接続するワイヤに加え、第１のリード電極と第１の発光素子の素子電極とを接続する第２のワイヤ、および、第２のリード電極と第２の発光素子の素子電極とを接続する第３のワイヤについて、接合性を向上させることができる。
【００２４】
本開示の第６態様は、第４態様において、第１および第２のリード電極を備え、前記第１の発光素子は、前記第１のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記第２の発光素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の発光素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の発光素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む。
【００２５】
第６態様によれば、第１のリード電極上に第１の発光素子が配置され、第２のリード電極上に第２の発光素子が配置された発光装置において、第１の発光素子の素子電極と第２の発光素子の素子電極とを接続するワイヤに加え、第１のリード電極と第１の発光素子の素子電極とを接続する第２のワイヤ、および、第２のリード電極と第２の発光素子の素子電極とを接続する第３のワイヤについて、接合性を向上させることができる。
【００２６】
本開示の第７態様は、発光装置の製造方法であって、キャピラリの先端の供給口から金属材料を出し、第１電極に押しつけることによって、第１のボンド部を形成する第１工程と、前記キャピラリを、前記供給口から前記金属材料を出しながら発光素子の天面に形成された第２電極の方へ移動させることによって、ワイヤループを形成する第２工程と、前記キャピラリの先端を、前記第２電極に形成されたバンプの接合面に押し当てることによって、第２のボンド部を形成し、前記第１電極と前記第２電極とを導通接続するワイヤを形成する第３工程と、前記発光素子および前記ワイヤをシリコーン樹脂で封止する第４工程とを備え、前記金属材料は銀を主材とする合金であって、前記第３の工程において、前記キャピラリの先端の押圧面の形状が前記第２のボンド部に転写されて、前記第２のボンド部が先細形状になり、かつ、平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が前記接合面内に位置し、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さが前記接合面の長さの１０％以上になるように、前記キャピラリの位置を制御する。
【００２７】
第７態様によれば、ワイヤが銀を主材とする合金により形成されているため、銅や金と比較して破断荷重を小さいものとすることができる。また、第２のボンド部が先細形状になり、かつ、ワイヤが延びる方向において、ワイヤが細くなり始める基端が、接合面の長さに対して１０％以上バンプ側に入り込むよう、キャピラリの位置が制御されるため、ワイヤの線径の太い部分をバンプの接合面の十分内側に位置させることができる。従って、第２のボンド部を含むワイヤの先端部とバンプの接合面とを、しっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部や金属製のワイヤの熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができる。よって、ワイヤの接合性と切断性を向上させることができるので、発光装置の信頼性を向上させることができる。
【００２８】
本開示の第８態様は、第７態様において、前記第３の工程において、前記キャピラリの先端の供給口の縁部が、前記接合面から外れないように、前記キャピラリの位置を制御する。
【００２９】
第８態様によれば、ワイヤの第２のボンド部の先端を接合面上で切断して形成できる。
【００３０】
（実施の形態）
実施の形態に係る発光装置について、図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１（Ａ）および（Ｂ）に示す発光装置１は、基体であるリードフレーム２と、発光素子３と、パッケージ部４と、封止部５とを備えている。
【００３２】
リードフレーム２は、金属薄板から形成され、カソード端子（リード電極）２１と、アノード端子（第２のリード電極）２２とから構成されている。カソード端子２１はワイヤ６ａによって発光素子３に導通接続されており、アノード端子２２はワイヤ６ｂによって発光素子３に導通接続される。以降の説明では、ワイヤ６ａ，６ｂをまとめてワイヤ６という場合がある。
【００３３】
発光素子３は、青色発光ダイオードや赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードなどと、用途に応じて適宜採用することができる。発光素子３は、絶縁性基板に半導体層が設けられ、天面に、陰極となるｎ側電極と陽極となるｐ側電極とが一対の素子電極として設けられたＬＥＤである。発光層、およびｐ型半導体層とｎ型半導体層の一部とをエッチングすることで露出したｎ型半導体層上に形成されたｎ側電極と、ｎ側電極を形成するときにエッチングされた残余のｐ型半導体層上の領域に形成されたｐ側電極とが、天面に形成され、ｎ側電極とｐ側電極とのそれぞれにワイヤ６が配線されている。以下、ｎ側電極およびｐ側電極を電極パッドと称することがある。
【００３４】
パッケージ部４は、封止部５を形成するための凹部４１が形成されている。パッケージ部４は、リードフレーム２のカソード端子２１とアノード端子２２との表面部を、ワイヤ６のボンド部として露出させ、カソード端子２１とアノード端子２２とに跨るように形成されている。パッケージ部４は、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの樹脂材により形成することができる。
【００３５】
封止部５は、パッケージ部４の凹部４１に形成されていることで、発光素子３およびワイヤ６を封止している。封止部５には、樹脂またはガラスといった主材である透明媒体中に、発光素子３からの光に励起されて波長を変換する蛍光体を含有させることができる。例えば、発光素子３が青色を発光するものであれば、黄色光を発光する蛍光体を封止部５に含有させることで、発光素子３からの青色光と蛍光体からの黄色光とが混色するので、白色光とすることができる。蛍光体としては、珪酸塩蛍光体やＹＡＧ系蛍光体を使用することができる。
【００３６】
ワイヤ６は、リードフレーム２への外部からの電源を発光素子３へ供給するための配線である。ワイヤ６は、銀を主材とする合金により形成されている。この合金は、例えばＣｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎの１種類または２種類以上が１０％重量以下含まれており、またはＡｕを含有させたものとすることができる。
【００３７】
第１のワイヤとしてのワイヤ６ａは、第１の電極としてのカソード素子２１と、発光素子３の天面に形成された第２の電極としてのｎ型電極とを導通接続する。ワイヤ６ａは、カソード素子２１との接合部に第１のボンド部６１ａが形成されるとともに、発光素子３のｎ型電極のバンプＢとの接合部に第２のボンド部６２ａが形成されている。第２のワイヤとしてのワイヤ６ｂは、第１の電極としてのアノード素子２２と、発光素子３の天面に形成された第２の電極としてのｐ型電極とを導通接続する。ワイヤ６ｂは、アノード素子２２との接合部に第１のボンド部６１ｂが形成されるとともに、発光素子３のｐ型電極のバンプＢとの接合部に第２のボンド部６２ｂが形成されている。以降の説明では、第１のボンド部６１ａ，６１ｂをまとめて第１のボンド部６１といい、第２のボンド部６２ａ，６２ｂをまとめて第２のボンド部６２という場合がある。
【００３８】
ここで、ワイヤ６のワイヤボンディング配線方法について、図面に基づいて説明する。ここでは、カソード素子２１と発光素子３のｎ側電極とを導通接続するワイヤ６ａを形成する場合を例にとって説明を行う。なお、アノード素子２２と発光素子３のｐ側電極とを導通接続するワイヤ６ｂを形成する場合も、同様の方法を行えばよい。
【００３９】
まず、図２（Ａ）に示すように、キャピラリＣを発光素子３のｎ側電極上に降下させてバンプＢを形成する。
【００４０】
次に、キャピラリＣを上昇させ、カソード端子２１の上方に水平移動させた後に、カソード端子２１の上面に降下させる。そして、キャピラリＣの先端の供給口Ｘからワイヤの金属材料を突出させ、カソード端子２１に押し付け、第１のボンド部６１ａを形成する。次に、供給口Ｘから金属材料を押し出してワイヤ６ａを形成しながらキャピラリＣを引き上げ、アノード端子２２の方向へ移動させることで、図２（Ｂ）に示すように、ワイヤループが形成される。
【００４１】
そして、キャピラリＣの先端をバンプＢまで移動させ、バンプＢの接合面に押し当てる。これにより、キャピラリＣの供給口の周囲面である円弧面に形成された押圧面Ｓ１とバンプＢとの間で、ワイヤ６ａの先端が押し潰され、キャピラリＣの先端の押圧面Ｓ１の形状がワイヤ６ａの先端部に転写される。押し潰されたワイヤ６ａの先端は、第２のボンド部６２ａとなる。このようにして、ワイヤ６ａがバンプＢの接合面に接合されて配線される。
【００４２】
ワイヤ６ａの第２のボンド部６２ａは、キャピラリＣの先端の押圧面Ｓ１の形状が転写されることで、均一の太さで配線されていたワイヤ本体の断面形状が、凹状の円弧面となって、後述する基端から先端に向かって徐々に細くなっている。すなわち、第２のボンド部６２ａは先細形状になっている。
【００４３】
このように、低位置にあるカソード端子２１から、発光素子３の天面に形成され、カソード端子２１より高い位置にあるｎ側電極へワイヤ６ａが配線されるので、配線高さが低い低ループのワイヤ６ａを形成することができる。また同様の方法によって、低位置にあるアノード端子２２から、発光素子３の天面に形成され、アノード端子２２より高い位置になるｐ側電極へワイヤ６ｂが配線されるので、配線高さが低い低ループのワイヤ６ｂを形成することができる。
【００４４】
次に、図３を用いて、ワイヤ６の先端部とバンプＢの接合面との形状の関係について説明する。
【００４５】
図３（Ａ）に示すように、ワイヤ６が徐々に細くなり始める第２のボンド部６２の基端となるウエッジ起点Ｐ１は、バンプＢの接合面Ｓ２の一端Ｐ２１から、接合面Ｓ２上に入り込んでいる。すなわち、平面視において、ウエッジ起点Ｐ１が接合面Ｓ２内に位置している。
【００４６】
このウエッジ起点Ｐ１の接合面Ｓ２上への入り込み度合いは、バンプＢの接合面Ｓ２の配線方向における長さに対して、１０％以上、例えば１５％以上とするのが望ましい。すなわち、ワイヤ６が延びる方向において、接合面Ｓ２の一端Ｐ２１からウェッジ起点Ｐ１までのワイヤ６の長さは、接合面Ｓ２の長さの１０％以上であるのが望ましい。これにより、ワイヤ６の太さが徐々に細くなる第２のボンド部６２の基端（ウエッジ起点Ｐ１）がバンプＢの接合面Ｓ２の他端Ｐ２２側へ寄る。このため、ワイヤ６の線径の太い部分をバンプＢの接合面Ｓ２の十分内側に位置させることができる。従って、第２のボンド部６２を含むワイヤ６の先端部とバンプＢの接合面Ｓ２とをしっかりと接合させることができるので、樹脂製の封止部５や金属製のワイヤ６の熱膨張の差に対する耐久性を向上させることができる。よって、低ループとしたワイヤ６の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
また、このウエッジ起点Ｐ１の接合面Ｓ２上への入り込み度合いを、バンプＢの接合面Ｓ２の配線方向における長さに対して、２０％以上とすると、温度の変化が激しい環境にも耐久性を著しく向上させることができるので望ましい。
【００４８】
なお、ウエッジ起点Ｐ１のバンプＢの接合面Ｓ２上の位置は、図３（Ｂ）に示すように、キャピラリＣの押圧面Ｓ１における供給口Ｘの縁部が、バンプＢの接合面Ｓ２から外れないように、すなわちバンプＢの接合面Ｓ２の他端Ｐ２２の位置を超えないように、制御するのが望ましい。これにより、第２のボンド部６２を、接合面Ｓ２上でワイヤ６の先端を切断して形成できる。
【００４９】
本実施の形態では、バンプＢの接合面Ｓ２の輪郭形状が略円形であるため、接合面Ｓ２の配線方向の長さはバンプＢの直径に対応する。本実施の形態の一例では、バンプＢの直径が約８０μｍ、バンプＢの接合面Ｓ２の一端Ｐ２１からウエッジ起点Ｐ１までの長さが約１６μｍとしている。この場合、バンプＢの接合面Ｓ２の一端Ｐ２１からウエッジ起点Ｐ１までの長さとバンプＢの直径との比率は、約２０％となる。
【００５０】
本実施の形態に係る発光装置１について、熱応力のシミュレーションを行った。シミュレーションでは、ワイヤ６を純度９５％の銀合金、封止部５をヤング率１５ＭＰａ、ポアソン比０．４９のシリコーン樹脂と設定して、−４５℃および＋１２５℃の両方の温度において、ワイヤ６による萎縮伸長、および封止部５の収縮膨張による第２のボンド部６２に掛かる相当応力を測定した。測定値は相対値である。
【００５１】
シミュレーションの結果、図４に示すように、−４５℃および＋１２５℃のいずれでも、ウエッジ起点Ｐ１がバンプＢの手前に位置する−２％、バンプＢ上に位置する６％より、ウエッジ起点を１０％、１５％、２０％とした方が相当応力が大きく減少していることがわかる。従って、ウエッジ起点は１０％以上とするのが望ましい。
【００５２】
次に、シミュレーションを行った発光装置１を実際に製造して、熱衝撃試験を行った。熱衝撃試験は、−４０℃から１００℃までを１サイクルとして繰り返し、１００サイクル毎に常温状態（２５℃）と高温状態（１００℃）とにおいて点灯状態を試験した。ここで、常温状態と高温状態との２つの状態で点灯状態を試験する理由は、ワイヤ６の接合状態を確実に確認するためである。例えば、第２のボンド部６２が、バンプＢから外れているものの、バンプＢに接触している場合がある。この場合、発光素子３は点灯するため、第２のボンド部６２がバンプＢから外れていることを確認できない。高温状態にすると、封止部５の樹脂が熱膨張してワイヤ６がバンプＢから浮き上がりやすくなるため、常温状態と比較して第２のボンド部６２の外れが確認しやすい。従って、高温状態と常温状態との２つの状態で試験を行っている。
【００５３】
図４に示すように、ウエッジ起点Ｐ１をバンプＢの手前に位置する−２％とした場合は、常温点灯で６００サイクルにてワイヤ６の開放が確認され、また高温点灯では、２００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を６％とした場合は、常温点灯で５００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。また高温点灯では、３００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を１０％とした場合は、常温点灯で６００サイクルでも点灯したが、高温点灯では、３００サイクルでワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を１５％とした場合は、常温点灯で６００サイクルでも点灯したが、高温点灯では、３００サイクルでワイヤ６の開放が確認された。ウエッジ起点Ｐ１を２０％とした場合は、常温点灯で６００サイクルでも点灯し、高温点灯では５００サイクルにてワイヤ６の開放が確認された。
【００５４】
従って、熱衝撃という観点から、ウエッジ起点Ｐ１を２０％以上とするのが望ましい。
【００５５】
次に、図５を用いて、ワイヤ６の破断荷重について説明する。
【００５６】
本実施形態では、ワイヤ６は主材が銀により形成されている。図５はワイヤを銀合金、銅および金とした場合の破断荷重の測定値の例を示す。ワイヤの太さ（直径）は、図５（Ａ）では２３μｍ、図５（Ｂ）では２５μｍとしている。また、常温の２５℃で引張試験を行った場合と、高温の２５０℃で２０秒間の加熱をした後に引張試験を行った場合との測定結果を示す。
【００５７】
図５（Ａ）に示すように、ワイヤの線径が２３μｍである場合、銀合金は、２５℃では、破断荷重が銅より少し高い値であるものの、２５０℃では、金および銅より低い値を示す。また図５（Ｂ）に示すように、ワイヤの線径が２５μｍである場合、銀合金は、２５℃、２５０℃の両方で、金および銅より低い値を示す。従って、ワイヤ６に銀合金を使用することによって、ワイヤ６の第２のボンド部６２を形成して切断するときに、容易に切断することができる。図４および図５に示す例では、ワイヤ６を純度９５％の銀合金、封止部５をシリコーン樹脂としたが、ワイヤ６を銀を主材とする銀合金とし、封止部５を膨張率の異なる樹脂製としたりガラス製としたりしても、同様の傾向にあるものと思われる。
【００５８】
このように、本実施形態によると、ワイヤ６の接合性と切断性とを向上させることができるので、発光装置１の信頼性を向上させることができる。
【００５９】
また、直径２５μｍの銀合金において、高温の２５０℃で２０秒間の加熱をした後に引張試験を行った結果、破断荷重が金の９．８ｃＮより小さい８ｃＮのＡｇ線を使用した場合も、同様に切断性が良好である。その理由は、一般的に銀の快削性は金に比べて高く、Ａｇ合金においても主成分が銀であるため、金に比べて切断性が高いからである。
【００６０】
さらにＡｇ純度が９４％以上である銀合金を使用することにより、ワイヤ６の中のＣｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎの１種類または２種類以上が含まれる量が増加するため、例えば−４０〜１００℃の熱衝撃試験などにおいて接合性が高くなり、また銀の純度も高いため、反射率が高くなるので高輝度の発光装置を実現でき、高輝度、高信頼性の両立が可能である。
【００６１】
（他の構成例）
図１に示す発光装置１では、リードフレーム２と発光素子３とを、ワイヤ６により導通接続していた。そしてワイヤ６では、リードフレーム２との接合部に形成された第１のボンド部６１が低位置にあり、発光素子３の電極のバンプＢとの接合部に形成された第２のボンド部６２が高位置にあった。しかしながら、本実施形態に係るワイヤは、図１で示した構成以外の構成、例えば、図６および図７に示す発光装置でも採用することができる。なお、図６および図７においては、図１と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここでは説明を省略する場合がある。
【００６２】
図６に示す発光装置１ｘは、２個の発光素子３すなわち、第１の発光素子３１および第２の発光素子３２が、アノード端子（第２のリード電極）２２上に配置されている。そして、カソード端子（第１のリード電極）２１から第２の発光素子３２の一方の電極であるｎ電極へワイヤ６ａが配線されており、また、アノード端子２２から第１の発光素子３１の一方の電極であるｐ電極へワイヤ６ｂは配線されている。そして、第１の発光素子３１の他方の素子電極であるｎ電極から第２の発光素子３２の他方の素子電極であるｐ電極へワイヤ７が配線されている。
【００６３】
第１のワイヤとしてのワイヤ７は、第１の発光素子３１のｎ電極との接合部に第１のボンド部６１ｃが形成されるとともに、第２の発光素子３２のｐ電極との接合部に第２のボンド部６２ｃが形成されている。つまり、ワイヤ７は、同じ高さの位置にある電極同士を接続している。そしてワイヤ７は、第２および第３のワイヤとしてのワイヤ６ａ，６ｂと同一構成を有している。すなわち、第２のボンド部６２ｃは先細形状になっており、かつ、ワイヤ７が延びる方向において、ワイヤ７が細くなり始めるウェッジ起点の位置が、第２の発光素子３２のｐ電極に形成されたバンプＢとの接合面の一端から、接合面の長さの１０％以上バンプＢ側に入り込んでいる。
【００６４】
このように、アノード端子２２に２個の発光素子３が搭載された発光装置１ｘにおいて、発光素子３間を接続するようなワイヤ７であっても、バンプＢの接合面の長さに対して、ウエッジ起点を１０％以上バンプＢ側に入れ込むことによって、ワイヤ７とバンプＢとの接合強度を向上させることができる。
【００６５】
図７に示す発光装置１ｙは、２個の発光素子３のうち、第１の発光素子３１がアノード端子（第１のリード電極）２２に配置され、第２の発光素子３２がカソード端子（第２のリード電極）２１に配置されている。そして、カソード端子２１から第２の発光素子３２の一方の電極であるｎ電極へワイヤ６ａが配線されており、また、アノード端子２２から第１の発光素子３１の一方の電極であるｐ電極ワイヤ６ｂは配線されている。そして、第１の発光素子３１の他方の素子電極であるｎ電極から第２の発光素子３２の他方の素子電極であるｐ電極へワイヤ７が配線されている。
【００６６】
第１のワイヤとしてのワイヤ７は、第１の発光素子３１のｎ電極との接合部に第１のボンド部６１ｃが形成されるとともに、第２の発光素子３２のｐ電極との接合部に第２のボンド部６２ｃが形成されている。つまり、ワイヤ７は、同じ高さの位置にある電極同士を接続している。そしてワイヤ７は、第２および第３のワイヤとしてのワイヤ６ａ，６ｂと同一構成を有している。すなわち、第２のボンド部６２ｃは先細形状になっており、かつ、ワイヤ７が延びる方向において、ワイヤ７が細くなり始めるウェッジ起点の位置が、第２の発光素子３２のｐ電極に形成されたバンプＢとの接合面の一端から、接合面の長さの１０％以上バンプＢ側に入り込んでいる。
【００６７】
このように、アノード端子２２に第１の発光素子３１が配置され、カソード端子２１に第２の発光素子３２が配置されて、２個の発光素子３が別々の端子に配置された発光装置１ｙおいて、発光素子３間を接続するようなワイヤ７であっても、バンプＢの接合面の長さに対して、ウエッジ起点が１０％以上バンプＢ側に入れ込むことによって、ワイヤ７とバンプＢとの接合強度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本開示は、ワイヤの接合性と切断性を向上させることができることにより、発光装置の信頼性を向上させることができるので、電極同士がワイヤにより接続された発光装置およびワイヤボンディング配線方法に好適である。
【符号の説明】
【００６９】
１，１ｘ，１ｙ  発光装置
２  リードフレーム
３  発光素子
４  パッケージ部
５  封止部
６，６ａ，６ｂ，７  ワイヤ
２１  カソード端子
２２  アノード端子
３１  第１の発光素子
３２  第２の発光素子
６１，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ  第１のボンド部
６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ  第２のボンド部
Ｂ  バンプ
Ｐ１  ウエッジ起点（基端）
Ｐ２１  一端
Ｐ２２  他端
Ｃ  キャピラリ
Ｘ  供給口
Ｓ１  押圧面
Ｓ２  接合面
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
第１の電極と、前記発光素子上のバンプが形成された第２の電極とを導通接続する、ワイヤと、
前記発光素子および前記ワイヤを封止するシリコーン樹脂とを備え、
前記ワイヤは、銀を主材とする合金により形成され、かつ、前記第１の電極との接合部に第１のボンド部が形成されるとともに、前記第２の電極のバンプとの接合部に第２のボンド部が形成されており、
前記第２のボンド部は、先細形状になっており、かつ、
平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が、前記ワイヤと前記バンプとの接合面内に位置しており、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さは、前記接合面の長さの１０％以上である
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１記載の発光装置において、
第１のリード電極を備え、
前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記発光素子の天面に形成されており、前記第１のリード電極より高い位置にある第１の素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む
ことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項２記載の発光装置において、
第２のリード電極を備え、
前記発光素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記第１の素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記ワイヤは、前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記発光素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤを含む
ことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１記載の発光装置において、
前記発光素子として、第１および第２の発光素子を備え、
前記ワイヤは、前記第１の電極としての、前記第１の発光素子の天面に形成された素子電極と、前記第２の電極としての、前記第２の発光素子の天面に形成され、前記第１の発光素子の前記素子電極と同じ高さの位置にある素子電極とを、導通接続する第１のワイヤを含む
ことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項４記載の発光装置において、
第１および第２のリード電極を備え、
前記第１および第２の発光素子は、それぞれ、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記ワイヤは、
前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の発光素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、
前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の発光素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む
ことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項４記載の発光装置において、
第１および第２のリード電極を備え、
前記第１の発光素子は、前記第１のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記第２の発光素子は、前記第２のリード電極上に配置されており、かつ、天面に、前記素子電極を含む一対の素子電極が形成されており、
前記ワイヤは、
前記第１の電極としての前記第１のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第１の発光素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第２のワイヤと、
前記第１の電極としての前記第２のリード電極と、前記第２の電極としての、前記第２の発光素子の一対の素子電極のうち前記第１のワイヤに接続されていない方の素子電極とを、導通接続する第３のワイヤとを含む
ことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
キャピラリの先端の供給口から金属材料を出し、第１電極に押しつけることによって、第１のボンド部を形成する第１工程と、
前記キャピラリを、前記供給口から前記金属材料を出しながら発光素子の天面に形成された第２電極の方へ移動させることによって、ワイヤループを形成する第２工程と、
前記キャピラリの先端を、前記第２電極に形成されたバンプの接合面に押し当てることによって、第２のボンド部を形成し、前記第１電極と前記第２電極とを導通接続するワイヤを形成する第３工程と、
前記発光素子および前記ワイヤをシリコーン樹脂で封止する第４工程と
を備え、
前記金属材料は銀を主材とする合金であって、
前記第３工程において、
前記キャピラリの先端の押圧面の形状が前記第２のボンド部に転写されて、前記第２のボンド部が先細形状になり、かつ、
平面視において、前記ワイヤが細くなり始める基端が前記接合面内に位置し、かつ、前記ワイヤが延びる方向において、前記第１のボンド部側に位置する前記接合面の端から前記基端までの前記ワイヤの長さが前記接合面の長さの１０％以上になるように、前記キャピラリの位置を制御する
ことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の発光装置の製造方法において、
前記第３工程において、前記キャピラリの先端の供給口の縁部が、前記接合面から外れないように、前記キャピラリの位置を制御する
ことを特徴とする発光装置の製造方法。
【国際調査報告】
2014083805.tif 000017
2014083805.tif 000018
2014083805.tif 000019
2014083805.tif 000020
2014083805.tif 000021
2014083805.tif 000022