(57)【要約】【課題】  ショートの原因となる樹脂封止時のワイヤー流れ量が均一化される半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体素子１とその周囲に配列された複数のリード４とがワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃにより電気的に接続され、半導体素子１とワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃとリード４の端部とが樹脂モールドされた半導体装置において、各ワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃは、半導体素子１への接続部から立ち上がった後に第１屈曲点７と第２屈曲点８ａ，８ｂ，８ｃとで屈曲してリード４に至る屈曲形状をそれぞれ有し、隣り合ったリード４に接続したワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃどうし、第１屈曲点７から第２屈曲点８ａ，８ｂ，８ｃまでの屈曲点間距離が異なった構造とする。樹脂封止時の樹脂圧力が各ワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃに均等に掛かるため、流れ量（変形量）を均一化することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子とその周囲に配列された複数のリードとがワイヤーにより電気的に接続され、前記半導体素子とワイヤーとリードの端部とが樹脂モールドされた半導体装置において、各ワイヤーは、半導体素子への接続部から立ち上がった後に第１屈曲点と第２屈曲点とで屈曲してリードに至る屈曲形状をそれぞれ有し、隣り合った３本のリードに接続したワイヤーどうし、第１屈曲点から第２屈曲点までの屈曲点間距離が異なっている半導体装置。
【請求項２】
隣り合った３本のリードの内、中央のリードに接続したワイヤーの屈曲点間距離が最も長い請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
各ワイヤーの第１屈曲点は、半導体素子への接続部からの高さが等しい請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
各ワイヤーの第１屈曲点は、半導体素子の上面に沿う方向あるいは斜め下向きに屈曲している請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
各ワイヤーの第１屈曲点は、半導体素子の上面に沿う方向にワイヤー径の２倍以上離れている請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
第１屈曲点から第２屈曲点までの屈曲点間距離がより長いワイヤーは、第１屈曲点からより遠位でリードに接続されている請求項１記載の半導体装置。
【請求項７】
同一のリードに接続した複数のワイヤーは同一の屈曲形状を有している請求項１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ＤＶＤ、ＤＴＶ等の電子機器に用いられる半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＶＤ、ＤＴＶ等の電子機器の多機能化、小型化、高密度化に対応するために、半導体装置などの半導体部品の高密度、高機能化、システム化が要求され、それに伴う多ピン化、狭パッドピッチ化に対応するために、半導体素子を外部導体へ電気的に接続するための配線方式が種々提案されている。
【０００３】
図５（ａ）は従来の半導体装置の全体構成を示す断面図、図５（ｂ）（ｃ）はそれぞれ同半導体装置の一部拡大図である。この半導体装置では、半導体素子（半導体チップ）１はダイパッド２上に固着され、半導体素子１の上面周縁部に形成された電極パッド３と半導体素子１を囲むように配列されたリード４とがワイヤー５により電気的に接続され、半導体素子１、ダイパッド２、ワイヤー５、リード４の内端を覆うように封止樹脂６がモールドされている。複数のワイヤー５は互いの間隔が狭くなるため、交互に高さが変えられることで、製造時における各々の配置のばらつきやモールド時の流れ（変形）によるショートの防止が図られている。
【０００４】
図６に示すように、１本おきのワイヤー５を、電極パッド３に接続する第１の端部とリード４に接続する第２の端部との間で屈曲させることで、ワイヤー５間のクリアランスを確保し、ショートを防止するとともに、導体素子１上面からの立ち上がり量を抑え、装置厚さを薄くするようにしたものもある（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００-４９１８５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体素子の狭パッドピッチ化、回路の配線幅の微細化に伴って、ワイヤー間隔がさらに狭くなり、ショートの危険性が増々大きくなってきている。このような現状で、図５に示した従来の半導体装置では、低く配置されるワイヤー５が半導体素子１とショートする恐れがあることもあって、高低のワイヤー５の配置、それを覆う封止樹脂６のためにある程度の厚みが必要である。しかし電子機器の小型化の観点から半導体装置の薄型化の要望が強く、ワイヤー５の高さには制約がある。
【０００６】
また図５に示した半導体装置では、各ワイヤー５とも、半導体素子１の電極パッド３側で第１屈曲点まで垂直に立ち上がり、第２屈曲点までそのままの高さを維持しており、第１，第２の屈曲部間の長さもほぼ同じであるため、樹脂封止時の圧力で起こる現象、つまり封止樹脂６に初めに接触するワイヤー５が大きく流れ、その後に接触するワイヤー５はあまり流れないという現象によって、ワイヤー５どうしがショートしてしまう。
【０００７】
図６に示す半導体装置では、ワイヤー形状が複雑な為、ワイヤー高さの制御が困難となり、ワイヤー同士のショートを完全に防止することができないという問題がある。
本発明は上記問題を解決するもので、ショートの原因となる樹脂封止時のワイヤー流れ量が均一化される半導体装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体素子とその周囲に配列された複数のリードとがワイヤーにより電気的に接続され、前記半導体素子とワイヤーとリードの端部とが樹脂モールドされた半導体装置において、各ワイヤーは、半導体素子への接続部から立ち上がった後に第１屈曲点と第２屈曲点とで屈曲してリードに至る屈曲形状をそれぞれ有し、隣り合った３本のリードに接続したワイヤーどうし、第１屈曲点から第２屈曲点までの屈曲点間距離が異なっていることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、第１屈曲点と第２屈曲点との屈曲点間距離が異なるワイヤーが交互に並び、且つそれぞれの第１屈曲点がほぼ一列に並ぶことになり、隣り合ったリードに接続したワイヤーどうしの重なりが少なくて済み、半導体素子の側方から型内に充填される樹脂の注入圧は各ワイヤーに均等に掛かるため、各ワイヤーの変形量を均一化することができ、ワイヤー同士のショートを防止できる。
【００１０】
隣り合った３本のリードの内、中央のリードに接続したワイヤーの屈曲点間距離が最も長いのがより望ましい。
各ワイヤーの第１屈曲点は、半導体素子への接続部からの高さが等しいのが望ましい。ワイヤーの高さを変える必要が無いので製造が容易になるからである。
【００１１】
各ワイヤーの第１屈曲点は、半導体素子の上面に沿う方向あるいは斜め下向きに屈曲しているのが望ましい。第１屈曲点が最も高い部分となるので、半導体装置の薄型化が可能となる。
【００１２】
各ワイヤーの第１屈曲点は、半導体素子の上面に沿う方向にワイヤー径の２倍以上離れているのが望ましい。これより近接していると半導体素子とのショートが懸念される。
第１屈曲点から第２屈曲点までの屈曲点間距離がより長いワイヤーは、第１屈曲点からより遠位でリードに接続されているのが望ましい。リード接続側でワイヤーどうしが重なるのを回避するもので、各ワイヤーに樹脂圧が不均等に掛かってショートが発生するのを防止できる。
同一のリードに接続した複数のワイヤーは同一の屈曲形状を有していてよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体装置は、第１屈曲点と第２屈曲点との間の屈曲点間距離が異なるワイヤーが交互に並び、配列方向におけるワイヤーの重なりが少ないため、樹脂モールドの際の樹脂圧力が各ワイヤーに均等に掛かり、各ワイヤーの変形量が均一化されることになり、ワイヤー同士のショートを防止できる。よって信頼性を向上することができる。第１屈曲点の高さおよび屈曲方向を規定することで薄型化も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態における半導体装置の全体構成を示す断面図、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ同半導体装置の一部拡大図である。先に図５、図６を用いて説明した従来のものと同一の部材については同一符号を付している。
【００１５】
図１に示すように、この半導体装置では、半導体素子（半導体チップ）１はダイパッド２上に接着剤等で固着され、半導体素子１の上面周縁部に形成された電極パッド３と、半導体素子１を囲むように且つ半導体素子１に一端が対向するように配列されたリード（外部導体）４とがワイヤー５により電気的に接続され、半導体素子１、ダイパッド２、ワイヤー５、リード４の一端を覆うように封止樹脂６がモールドされている。
【００１６】
複数のワイヤー５は、互いの間隔が狭くなるため、電極パッド３に接続する一端部とリード４に接続する他端部との間での屈曲形状が変えられることで、製造時における各々の配置のばらつきやモールド時の流れ（変形）によるショートの防止が図られている。
【００１７】
図２に示すように、隣り合った３本のワイヤー５（５ａ，５ｂ，５ｃと記す）は、電極パッド３から半導体素子１の上面に対して垂直な方向に立ち上がり、第１屈曲点７で屈曲し、さらに第２屈曲点８（８ａ，８ｂ，８ｃと記す）で屈曲して、リード４の内端のボンディング点（４ａ，４ｂ，４ｃと記す）に至っているのであるが、それぞれの第１屈曲点７と第２屈曲点８ａ，８ｂ，８ｃとの屈曲点間距離が異なっている。ここでの屈曲点間距離は、ワイヤー５ａが最も長く、ワイヤー５ｂが２番目に長く、ワイヤー５ｃが最も短い。封止樹脂６の注入方向（図２（ｃ）に矢印で示す）に沿って、屈曲点間距離が最も長いワイヤー５ａが中央に位置すること、すなわちワイヤー５ｃ、ワイヤー５ａ、ワイヤー５ｂの順に並ぶのが望ましい配置である。
【００１８】
このような屈曲形状およびボンディング位置により、ワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃの相互間のクリアランスを確保し、注入される封止樹脂６に対して、他のワイヤーの背後に隠れることなく対向するそれぞれの面（図２（ａ）に示された面）の面積を均等にして、樹脂注入圧力によるワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃの流れ量を均一化できるため、ワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃ同士のショートを回避し、高信頼性、優れた品質を確保することが可能である。
【００１９】
なお、ワイヤー５ａ，５ｂ，５の第１屈曲点７は、電極パッド３の垂直上方にあるのが望ましいが、リード４に向かう方向に沿って前後に位置しても構わない。但し、半導体装置内の全てのワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃの第１屈曲点７の高さは同一とする。このことにより、ワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃに段差を設ける為の複雑なステップを排除して、容易な製造方法をとることが可能となり、生産安定性を確保できる。第１屈曲点７の高さは５０ｕｍ〜２５０ｕｍが好ましい。この範囲の高さであればワイヤーの特性上安定した形状が形成される。
【００２０】
ワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃはそれぞれ第１屈曲点７から第２屈曲点８ａ，８ｂ，８ｃまで同じ高さで推移させる。第２屈曲点８ａ，８ｂ，８ｃの位置は、上記したように第１屈曲点７からの屈曲点間距離が互いに異なるようにずらすのであるが、互いの水平方向（半導体素子１の上面に沿う方向）の距離がワイヤー径の２倍以上となるように設定しておくのが望ましい。これより近接していると半導体素子１とのショートが懸念される。
【００２１】
これら第２屈曲点８ａ，８ｂ，８ｃの位置に連動して、リード４上のボンディング点４ａ，４ｂ，４ｃを配線方向（ワイヤー進入方向）に沿ってずらす。つまり、電極パッド３から最も遠い第２屈曲点８ａを持ったワイヤー５ａについては、ボンディング点４ａも電極パッド３から最も遠い位置とし、電極パッド３に最も近い第２屈曲点８ｃを持ったワイヤー５ｃについては、ボンディング点４ｃも電極パッド３から最も近い位置とする。ボンディング点４ａ，４ｂ，４ｃ間の距離はワイヤー径の１.５倍以上が望ましい。リード接続側のワイヤーつぶれ形状が配線方向に沿ってワイヤー径の１〜１．５倍になるため、１．５倍以上でないとワイヤー５ａ，５ｂ，５ｃが重なってしまい、樹脂圧が不均等になり、ショートが発生する恐れがあるからである。
【００２２】
図３に示すように、同一のリード４に複数本のワイヤー５ａ１，５ａ２を接続させてもよい。この場合、ワイヤー５ａ１，５ａ２は、先に図２を用いて説明した第１屈曲点７までの高さ、第１屈曲点７と第２屈曲点８との間の屈曲点間距離、ボンディング形状とも、同一とすることができる。同一のリード４に接続するワイヤー５ａ１，５ａ２同士はショートしても構わないからである。ただし、同一点にボンディングするとワイヤー５ａ１，５ａ２同士が干渉しあい変形してしまうため、ボンディング点が異なるように接続するのが望ましい。ワイヤー５を複数接続するリード４の箇所は限定されないが、複数本のワイヤーを１本のワイヤーとみなし、リード４への接続点の順番と配置は図２により説明したのと同様とする。
【００２３】
以下、上記半導体装置の製造方法を説明する。
図４（ａ）に示すように、ダイパッド２とそれを囲むように配列された複数のリード４とを、ボンディング装置（全容は図示せず）のステージ１１上に設置し、ダイパッド２上にディスペンサ１２を用いて接着剤１３を塗布する。
【００２４】
ここで、ダイパッド２と複数のリード４とは、これらを１単位としてエッチンッグあるいはプレス加工により複数単位形成されたＣｕなどのリードフレーム（全容は図示せず）の一部であり、複数単位並んだ状態で加工される。以下、１単位のものをユニットリードフレーム、複数単位のものを集合リードフレームという。接着剤１３としてはたとえば、熱硬化性のエポキシ樹脂にＡｇ粉を混合したＡｇペーストを用いる。
【００２５】
この接着剤１３が塗布されたダイパッド２上に、図４（ｂ）に示すようにコレット１４を用いて半導体素子１を搭載し、その一体化物を別途のヒートステージ上あるいはキュア炉で加熱して接着剤１３を硬化させて、半導体素子１を固着させる。半導体素子１としてはたとえば、外形寸法が６ｍｍ角、厚さが０．２〜０．４ｍｍ程度のシリコン単結晶のものを用いる。加熱条件は１８０〜２５０℃、３０秒から６０秒程度である。
【００２６】
次に、図４（ｃ）に示すように、ワイヤーボンド装置（全容は図示せず）のヒートステージ１５上に半導体素子１とダイパッド２とリード４との一体化物を設置し、リード４のボンディング領域外を固定治具（図示せず）によって固定した状態で、ボールボンド法を用いて、半導体素子１の上面周縁部の電極パッド３とリード４とをキャピラリー１６から送り出すワイヤー５（ここでは５ｃ）により電気的に接続する。ワイヤー５としてはたとえば、直径２０〜３５ｕｍのものを用いる。ワイヤー５の材料は特に限定されないが、上述した第１屈曲点７と第２屈曲点８とを所望位置に形成できるＡｕワイヤー、たとえば９９．９％Ａｕで０．１％異金属を含有しているものが好ましい。
【００２７】
図４（ｄ）（ｅ）は、半導体素子１の電極パッド３とリード４とをワイヤー５で接続している途中の状態、接続完了した状態を示す。ワイヤー５ａ、５ｂ、５ｃは、上述した高さ、屈曲点間距離を持つもので、互いに重ならないようにボンディングされている。
【００２８】
次に、図４（ｆ）に示すように、半導体素子１、ダイパッド２、ワイヤー５、リード４の内端部を封止樹脂６で封止する。
そのためにたとえば図示したトランスファ成形装置を用いる。このトランスファ成形装置は、シリンダ装置（図示せず）によって型締めされる上型２１と下型２２との間にキャビティー２３が形成されるものである。ここではユニットリードフレームに対応する一部のみ示しているが、集合リードフレームの状態で一括して封止するように複数のキャビティーが形成される構造である。
【００２９】
キャビティー２３の近傍には、成形材料をキャビティー２３内に送給し得るように、上型２１にポット２４が貫通形成され、その内部にシリンダ装置（図示せず）により進退するプランジャー２５が挿入されるとともに、下型２２に、ポット２４に対向するカル２６と、カル２６からキャビティー２３に延びたランナー２７と、ランナー２７とキャビティー２３との境界をなすゲート２８とが形成されている。ランナー２７，ゲート２８が形成されていない領域の下型２２の合わせ面には、リード４の厚み分を逃がす逃がし部２９が、リード４の非封止部よりも長さ・幅が若干大きめで、厚みが若干小さめとなるように形成されている。
【００３０】
樹脂封止に際しては、従来より行なわれているのと同様に、１８０℃程度に加熱した上型２１・下型２２間に、逃がし部２９にリード４の非封止部を挟み込むように集合リードフレームを装着し、上型２１・下型２２を型締めし、その後に、円錐形に打錠された樹脂材（図示せず）をポット２４に投入し、プランジャー２５で押圧して、投入した樹脂材を溶融させつつカル２６、ランナー２７、ゲート２８を通じてキャビティー２３内に圧入する。そしてキャビティー２３内の樹脂を熱硬化させた後に、上型２１・下型２２を型開きし、エジェクタ・ピン（図示せず）により離型させて、封止樹脂６がモールドされた樹脂封止体を取り出す。
【００３１】
図示を省略するが、取り出した樹脂封止体は、集合リードフレームのユニットリードフレームごとに、半導体素子１、ダイパッド２、ワイヤー５、リード４の内端部が封止樹脂６で封止されたものとなっているので、その状態で非封止部に半田外装めっきを施し、その後にユニットリードフレームごとに分割するとともに、ユニットリードフレームごとのリード４の外端部をガルウイング形状に屈曲成形することにより、半導体装置の完成品を得る。なお集合リードフレームに予めＰｄめっきが施されている場合は、半田外装めっきは不要である。
【００３２】
以上のように、ダイボンド工程、ワイヤーボンド工程、樹脂封止工程とも既存の設備を利用して、ワイヤーボンド工程における屈曲形状を変更するだけで、ワイヤー間のショートを防止した信頼性の高い本発明の半導体装置を安定して効率よく製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の半導体装置は、狭パッドピッチの半導体素子を用いて高信頼性、薄型に構成することができ、多機能化、小型化、高密度化がすすむＤＶＤ、ＤＴＶ等の電子機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態における半導体装置の全体構成を示す断面図
【図２】図１の半導体装置の一部拡大図
【図３】図１の半導体装置の変形例の一部拡大図
【図４】図１の半導体装置の製造方法を説明する工程図
【図５】従来の半導体装置の全体構成を示す断面図および一部拡大図
【図６】従来の他の半導体装置の一部拡大断面図
【符号の説明】
【００３５】
１    半導体素子
２    ダイパッド
３    電極パッド
４    リード
５    ワイヤー
６    封止樹脂
７    第１屈曲点
８    第２屈曲点
【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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