(57)【要約】【課題】半導体装置に加わる衝撃や振動によってワイヤが受けるダメージを軽減する【解決手段】半導体装置は、基板と、基板とは非接合とされた半導体チップと、一端が半導体チップに接続され、他端が基板に接続されたワイヤと、ワイヤが半導体チップに接続する第１のワイヤ接続部を被覆する第１の被覆部材と、を含む。【選択図】図３
2017010994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板とは非接合とされた半導体チップと、
一端が前記半導体チップに接続され、他端が前記基板に接続されたワイヤと、
前記ワイヤが前記半導体チップに接続する第１のワイヤ接続部を被覆する第１の被覆部材と、
を含む半導体装置。
【請求項２】
前記ワイヤが前記基板に接続する第２のワイヤ接続部を被覆する第２の被覆部材を更に含む
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップおよび前記ワイヤを内部に収容する蓋体と、
前記半導体チップの外周を囲む、前記蓋体よりも弾性率の低い低弾性部材と、
を更に含み、
前記ワイヤは前記低弾性部材の内部に埋設されている
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基板は、表面に凹部を有し、
前記半導体チップは、前記凹部によって形成される空間内に配置されている
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップと前記基板との間に設けられた、通電によって剥離する通電剥離性接着部材を更に含む
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップと前記基板との間に設けられた、加熱によって剥離する熱剥離性接着部材を更に含む
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記基板は、前記半導体チップが配置される位置に対応する位置に貫通孔を有する
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
一端が前記半導体チップに接続され、他端が前記基板に接続された複数のワイヤを含み、前記複数のワイヤのうちの少なくとも１つは、前記半導体チップと基板との間の電気的な接続を形成しないダミーワイヤである
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
基板と半導体チップとを接合する接合工程と、
前記接合工程の後に前記半導体チップと前記基板とをワイヤで接続するワイヤ接続工程と、
前記ワイヤ接続工程の後に前記基板と前記半導体チップとの接合を解除する接合解除工程と、
前記ワイヤが前記半導体チップに接続する第１のワイヤ接続部を第１の被覆部材で被覆する第１の被覆工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記接合工程において、通電によって剥離する通電剥離性接着部材を用いて前記基板と前記半導体チップとを接合し、
前記接合解除工程において、前記通電剥離性接着部材に通電して前記基板と前記半導体チップとの接合を解除する
請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記接合工程において、加熱によって剥離する熱剥離性接着部材を用いて前記基板と前記半導体チップとを接合し、
前記接合解除工程において、前記熱剥離性接着部材を加熱して前記基板と前記半導体チップとの接合を解除する
請求項９に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記基板は、前記半導体チップが配置される位置に対応する位置に貫通孔を有し、
前記接合工程において、前記貫通孔を介して前記半導体チップを前記基板の表面に真空吸着することによって前記基板と前記半導体チップとを接合し、
前記接合解除工程において、前記真空吸着を解除することによって前記基板と前記半導体チップとの接合を解除する
請求項９に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの周囲を中空とした中空構造の半導体装置が知られている。例えば、半導体チップの裏面と配線基板の表面との間に跨る部分および半導体チップの裏面以外の少なくとも１つの外周面に隣接する部分とに連続する中空部を形成するように半導体チップを配線基板の表面側に固定する封止部を備えた半導体装置が知られている。
【０００３】
また、基板表面に半導体素子とリードとが設けられ、半導体素子とリードとが互いにワイヤで接続され、且つ金属製の蓋で覆われた半導体装置が知られている。この半導体装置において、半導体素子の周囲は中空とされ、基板と蓋に囲まれた空間が樹脂で封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４５３３７号公報
【特許文献２】特開昭６３−１０８７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体チップと基板とを非接合とし、半導体チップをワイヤによって支持する構成とした場合には、半導体装置に加えられる衝撃や振動によってワイヤがダメージを受けるおそれがある。特にワイヤの半導体チップとの接続部（以下、ワイヤ接続部と称する）は脆弱であり、ワイヤ接続部において断線が生じるおそれがある。
【０００６】
開示の技術は、一つの側面として、基板とは非接合とされた半導体チップをワイヤによって支持する構成の半導体装置において、半導体装置に加わる衝撃や振動によってワイヤが受けるダメージを軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の技術に係る半導体装置は、基板と、前記基板とは非接合とされた半導体チップと、一端が前記半導体チップに接続され、他端が前記基板に接続されたワイヤと、前記ワイヤが前記半導体チップに接続する第１のワイヤ接続部を被覆する第１の被覆部材とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術は、一つの側面として、半導体装置に加わる衝撃や振動によってワイヤが受けるダメージを軽減する、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＱＦＮパッケージのシミュレーションモデルを示す図である。
【図２】ＱＦＮパッケージに搭載された半導体チップに内蔵される抵抗素子の温度変化による抵抗値変化を示すグラフである。
【図３】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図４Ａ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図４Ｂ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図４Ｃ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図４Ｄ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図４Ｅ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図５】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図６】開示の技術の実施形態に係る半導体装置１０の構成を示す断面図である。
【図７Ａ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図７Ｂ】図７Ａにおける７Ｂ−７Ｂ線に沿った断面図である。
【図８】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図９】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１０Ａ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図１０Ｂ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図１１Ａ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１１Ｂ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１１Ｃ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１１Ｄ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１１Ｅ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１２Ａ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１２Ｂ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１２Ｃ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１２Ｄ】開示の技術の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ＱＮＦ（quad flat non-leaded package）等の一般的な半導体パッケージにおいては、半導体チップを、熱硬化性を有するモールド樹脂で封止する。モールド樹脂と基板（リードフレーム）とは、互いに線膨張係数が異なることから、モールド樹脂を熱硬化させる段階およびモールド樹脂を常温に戻す段階において基板に反りが生じ、これに伴って基板（リードフレーム）に接合された半導体チップにも反りが生じる。また、使用環境の温度変化によっても各部材の線膨張係数の差に起因して基板および半導体チップに反りが生じる。
【００１１】
ＱＦＮパッケージにおける加熱による反りの大きさをシミュレーションによって取得した。図１は、シミュレーションを実施したＱＦＮパッケージのモデル図である。ＱＦＮパッケージを４分割したうちの１つの分割片をシミュレーションのモデルとした。ＱＦＮパッケージのシミュレーションモデルは、基板１１０上に接着剤１２０を介して接合された半導体チップ１３０が、モールド樹脂１４０によって封止された構造を有する。想定したパッケージサイズは、７ｍｍ×７ｍｍ、厚さ１ｍｍであり、半導体チップ１３０のサイズは３ｍｍ×３ｍｍである。各構成要素の物性値を下記の表１のように設定してシミュレーションを実施した。
【表１】
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各構成要素を１５０℃で加熱した場合、半導体チップ１３０表面の最下位点と最上位点との差、すなわち、半導体チップ１３０に生じた反りの大きさは、約２０μｍであった。
【００１２】
半導体チップに反りが生じると、半導体チップに形成された回路素子の電気的特性が変動する。図２は、ＱＦＮパッケージに搭載された半導体チップに内蔵される抵抗素子の温度変化による抵抗値変化を示すグラフである。図２において、実線は実測値に対応し、破線は理想値に対応する。なお、理想値は、半導体チップに温度変化に伴う反りが生じない場合の抵抗値である。図２に示すように、ＱＦＮパッケージに搭載された半導体チップにおいては、温度変化に伴う反りに起因して、実測値における理想値からの乖離は高温領域において特に顕著となる。すなわち、民生品の使用温度範囲においては、理想値に近い抵抗値が得られても、車載品の使用温度範囲においては、理想値からの乖離が大きくなる。このような温度変化に伴う特性変化を補償するために、従来は一品一様の特性調整を行ったり、ソフトウェアを用いて調整を行ったりしていた。また、必要に応じて使用温度に制限を設けて対応していた。
【００１３】
以下、開示の技術の実施形態の一例を図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与し、重複する説明は適宜省略する。
【００１４】
[第１の実施形態]
図３は、開示の技術の実施形態に係る半導体装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態において、基板１１は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁体からなる基体の表面Ｓａに電極パッド１２を有するプリント基板である。
【００１５】
半導体チップ３０は、例えば、所望の機能を実現する集積回路を有し、集積回路は、トランジスタおよび抵抗素子等の回路素子を備えている。半導体チップ３０は、基板１１の表面Ｓａ側に配置されるが、基板１１には接合されていない。
【００１６】
基板１１の表面Ｓａの半導体チップ３０が配置される位置に対応する位置には、通電剥離性接着部材２０が設けられている。通電剥離性接着部材２０は、電流を流すことにより被着体との界面で電気化学反応が起こり、接着強度が低下する特性を有する。通電剥離性接着部材２０として、例えば、太陽金網社製のエレクトリリース（登録商標）を好適に用いることができる。通電剥離性接着部材２０は、半導体チップ３０と基板１１との一時的な接合に用いられる。図１においては、半導体チップ３０と通電剥離性接着部材２０との界面において剥離を生じさせることにより、半導体チップ３０と基板１１との接合を解除した場合が示されている。この場合において、半導体チップ３０の裏面Ｓｂ２は、通電剥離性接着部材２０と接触していてもよいし、接触していなくてもよい。なお、基板１１と通電剥離性接着部材２０との界面において剥離を生じさせることにより、半導体チップ３０と基板１１との接合を解除してもよい。
【００１７】
複数のワイヤ１３は、それぞれ、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）等の導電体で構成され、一端が半導体チップ３０の表面Ｓｂ１に形成された電極パッド（図示せず）に接続され、他端が、基板１１の表面Ｓａに形成された電極パッド１２に接続されている。半導体チップ３０は、ワイヤ１３によって基板１１上に吊り下げられた状態で支持されている。
【００１８】
各ワイヤ１３が半導体チップ３０に接続するワイヤ接続部ｃ１は、被覆部材１４で被覆されている。同様に、各ワイヤ１３が基板１１に接続するワイヤ接続部ｃ２は、被覆部材１５で被覆されている。被覆部材１４および１５は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料で構成されていてもよい。被覆部材１４および１５は、ワイヤ１３の比較的脆弱な部位であるワイヤ接続部ｃ１およびｃ２を補強する。被覆部材１４は、ワイヤ１３の半導体チップ３０側のネック部分および半導体チップ３０上の電極パッド（図示せず）を一体的に覆うように形成されることが好ましい。同様に、被覆部材１５は、ワイヤ１３の基板１１側のネック部分および電極パッド１２を一体的に覆うように形成されることが好ましい。
【００１９】
図４Ａ〜図４Ｅは、半導体装置１０の製造方法の一例を示す図である。
【００２０】
初めに、基板１１の表面Ｓａの、半導体チップ３０が配置される位置に対応する位置に通電剥離性接着部材２０を供給する（図４Ａ）。通電剥離性接着部材２０として、エレクトリリース（登録商標）を用いる場合には、常温で液状を呈するエレクトリリース（登録商標）を塗布法によって基板１１に供給する。
【００２１】
次に、基板１１の通電剥離性接着部材２０の供給位置に半導体チップ３０を配置する。その後、所定の熱処理によって通電剥離性接着部材２０を硬化させる。通電剥離性接着部材２０として、エレクトリリース（登録商標）を使用する場合には、例えば８０℃、１時間程度の熱処理を実施する。これにより、半導体チップ３０と基板１１とが一時的に接合される（図４Ｂ）。
【００２２】
次に、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）等の導電体からなる複数のワイヤ１３によって半導体チップ３０と基板１１とを接続する。ワイヤ１３の一端は、半導体チップ３０の表面Ｓｂ１に形成された電極パッド（図示せず）に接続され、ワイヤ１３の他端は、基板１１の表面Ｓａに形成された電極パッド１２に接続される（図４Ｃ）。ワイヤ１３の接続は、公知の超音波圧着方式を用いて行われる。半導体チップ３０は、通電剥離性接着部材２０によって基板１１に接合されているので、ボンディングツール（図示せず）から出力される超音波エネルギーのロスを抑制することができ、ワイヤ１３の接続を確実に行うことができる。仮に、ワイヤ１３の接続時に、半導体チップ３０が基板１１に接合されていない場合には、ボンディングツールから出力される超音波エネルギーをワイヤ接続部位に十分に伝達することが困難となり、ワイヤ１３の接続不良が多発するおそれがある。
【００２３】
次に、通電剥離性接着部材２０に対して通電を行うことにより、半導体チップ３０と基板１１との接合を解除する（図４Ｄ）。通電剥離性接着部材２０に対する通電は、例えば、以下のようにして行うことができる。半導体チップ３０を構成するシリコン基板にワイヤ１３および電極パッド１２を介して直流電源の陽極側の電圧を印加する。一方、基板１１の通電剥離性接着部材２０の供給位置に電極パッド（図示せず）を設けておき、この電極パッドに直流電源の陰極側の電圧を印加する。このように、半導体チップ３０側が高電位側となるように、半導体チップ３０と基板１１との間に直流電圧を印加することで、半導体チップ３０と通電剥離性接着部材２０との界面において剥離が生じる。その結果、半導体チップ３０と基板１１との接合が解除される。なお、基板１１側が高電位側となるように半導体チップ３０と基板１１との間に直流電圧を印加してもよい。この場合、基板１１と通電剥離性接着部材２０との界面において剥離が生じる。通電剥離性接着部材２０としてエレクトリリース（登録商標）を用いた場合、印加電圧１０〜５０Ｖ、電圧印加時間１〜２０秒程度で、剥離反応が完了する。
【００２４】
次に、各ワイヤ１３の半導体チップ３０との接続部であるワイヤ接続部ｃ１に、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料で構成される被覆部材１４を塗布することにより各ワイヤ１３のワイヤ接続部ｃ１を被覆部材１４で被覆する。被覆部材１４は、ワイヤ１３の半導体チップ３０側のネック部分および電極パッド（図示せず）を一体的に覆うように形成されることが好ましい。同様に、各ワイヤ１３の基板１１との接続部であるワイヤ接続部ｃ２に、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料で構成される被覆部材１５を塗布することにより各ワイヤ１３のワイヤ接続部ｃ２を被覆部材１５で被覆する。被覆部材１５は、ワイヤ１３の基板１１側のネック部分および電極パッド１２を一体的に覆うように形成されることが好ましい。その後、熱処理によって被覆部材１４および１５を構成する樹脂材料を硬化させる（図４Ｅ）。
【００２５】
なお、上記の例では、半導体チップ３０と基板１１との接合を解除した後に、ワイヤ接続部ｃ１およびｃ２をそれぞれ被覆部材１４および１５で被覆することとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、半導体チップ３０と基板１１との接合を解除する前にワイヤ接続部ｃ１およびｃ２をそれぞれ被覆部材１４および１５で被覆してもよい。
【００２６】
以上のように、本実施形態に係る半導体装置１０において、半導体チップ３０は、基板１１に対して非接合とされている。これにより、使用環境温度が変化した場合に、半導体チップ３０と基板１１との線膨張係数差に起因する半導体チップ３０の反りを抑制することができる。これにより、半導体チップ３０に形成されるトランジスタや抵抗素子等の回路素子の電気的特性の使用環境温度の変化に伴う変動を抑制することができる。従って、従来行われていた一品一様の特性調整やソフトウェアを用いた特性の調整が不要となる。また、使用環境温度の変化に伴う特性変動を抑制できるので、広い温度範囲での使用が可能となり、半導体装置１０を車載用に使用することも可能である。また、断熱・放熱構造を設けることが不要となり、また、半導体装置１０の実装位置の自由度が高まるため、最終製品の小型化およびコストダウンに寄与することができる。
【００２７】
また、本実施形態に係る半導体装置１０において、半導体チップ３０は、複数のワイヤ１３によって吊り下げられた状態で支持される。各ワイヤ１３の半導体チップ３０との接続部であるワイヤ接続部ｃ１は、被覆部材１４によって被覆されることによって補強される。このように、ワイヤ１３の比較的脆弱な部位であるワイヤ接続部ｃ１が被覆部材１４によって補強されることで、半導体装置１０に加えられる衝撃や振動によってワイヤ１３が受けるダメージを軽減することができ、ワイヤ１３の断線リスクを軽減することができる。本実施形態に係る半導体装置１０においては、各ワイヤ１３の基板１１との接続部であるワイヤ接続部ｃ２についても同様に、被覆部材１５によって被覆される。これにより、衝撃や振動によってワイヤ１３が受けるダメージをさらに軽減することができる。
【００２８】
また、本実施形態に係る半導体装置１０の製造工程において、半導体チップ３０は、基板１１に一時的に接合される。これにより、超音波圧着方式によるワイヤボンディングによって、ワイヤ１３を半導体チップ３０に確実に接続することができる。また、半導体チップ３０と基板１１との一時的な接合には、通電剥離性接着部材２０を用いているので、半導体チップ３０と基板１１との接合の解除を容易に行うことができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、基板１１として、プリント基板を用いる場合を例示したが、これに限定されるものではない。基板１１は、リードフレームの形態を有するものであってもよい。図５は、基板１１としてリードフレームを用いた場合の半導体装置１０Ａの構成を示す断面図である。基板１１は、ダイパッド１１Ａおよびダイパッド１１Ａから電気的に分離されたリード１１Ｂを含んで構成されている。ダイパッド１１Ａとリード１１Ｂは、樹脂等の絶縁体１１Ｃによって接続されている。半導体チップ３０は、ダイパッド１１Ａ上に配置され、ダイパッド１１Ａに対して非接合とされている。通電剥離性接着部材２０は、半導体チップ３０とダイパッド１１Ａとの一時的な接合に用いられる。ワイヤ１３の一端は、半導体チップ３０の表面に形成された電極パッド（図示せず）に接続され、ワイヤ１３の他端は、リード１１Ｂに接続される。各ワイヤ１３の半導体チップ３０との接続部であるワイヤ接続部ｃ１は、被覆部材１４で被覆されている。同様に、各ワイヤ１３のリード１１Ｂとの接続部であるワイヤ接続部ｃ２は、被覆部材１５で被覆されている。このように、基板１１としてリードフレームを用いる場合でも、プリント基板を用いる場合と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
［第２の実施形態］
図６は、開示の技術の第２の実施形態に係る半導体装置１０Ｂの構成を示す断面図である。半導体装置１０Ｂは、蓋体（リッド）１６を更に含む点において、第１の実施形態に係る半導体装置１０と異なる。
【００３１】
蓋体１６は、例えば、基板１１の表面Ｓａに接着剤によって接合されており、半導体チップ３０およびワイヤ１３を覆う。すなわち、半導体チップ３０およびワイヤ１３は、蓋体１６によって形成される収容空間１６ａ内に収容されている。蓋体１６の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属、セラミックス、プラスチックなどで構成されてよい。半導体装置１０Ｂの製造工程において、蓋体１６は、ワイヤ接続部ｃ１およびｃ２をそれぞれ被覆部材１４および１５で被覆する工程（図４Ｅ参照）の後に、基板１１上に搭載される。
【００３２】
このように、半導体チップ３０およびワイヤ１３を蓋体１６の内部に収容することで、半導体チップ３０およびワイヤ１３は、外部に露出しない構造となるので、ハンドリングが容易となる。
【００３３】
［第３の実施形態］
図７Ａは、開示の技術の第３の実施形態に係る半導体装置１０Ｃの平面図、図７Ｂは、図７Ａにおける７Ｂ−７Ｂ線に沿った断面図である。半導体装置１０Ｃは、上記した第２の実施形態に係る半導体装置１０Ｂと同様、半導体チップ３０およびワイヤ１３を内部に収容する蓋体１６を有する。また、半導体装置１０Ｃは、基板１１上に設けられた低弾性部材４０を更に含む。低弾性部材４０は、例えば、図７Ａに示すように、半導体チップ３０の外周を囲む環状の外形を有する。各ワイヤ１３の、被覆部材１４および１５で被覆された部分以外の大部分は、低弾性部材４０の内部に埋設されている。
【００３４】
低弾性部材４０の材料は、蓋体１６や、ＱＦＮパッケージ等で使用される一般的なモールド樹脂よりも弾性率の低い材料で構成されている。低弾性部材４０のヤング率は、１００ＭＰａ以下であることが好ましい。低弾性部材４０の材料として、例えばシリコーンゴムや発泡ウレタンなどを好適に用いることができる。
【００３５】
半導体装置１０Ｃの製造工程において、低弾性部材４０は、ワイヤ１３を半導体チップ３０および基板１１に接続する工程（図４Ｃ参照）よりも後に形成される。低弾性部材４０は、各ワイヤ１３のワイヤ接続部ｃ１およびｃ２を、それぞれ被覆部材１４および１５で被覆する前または被覆した後に形成される。
【００３６】
低弾性部材４０を設けない場合には、衝撃や振動によって半導体チップ３０が蓋体１６の内壁に衝突するおそれがあり、この衝突による衝撃によって、ワイヤ１３がダメージを受けるおそれがある。第３の実施形態に係る半導体装置１０Ｃによれば、半導体チップ３０の外周を囲むように、低弾性部材４０が設けられているので、衝撃や振動による半導体チップ３０の動きを制限することができる。これにより、半導体チップ３０が蓋体１６の内壁に衝突することを防止できる。また、低弾性部材４０は、蓋体１６よりも弾性率の低い材料で構成されていることから、半導体チップ３０が低弾性部材４０に衝突した場合の衝撃を小さくすることができ、ワイヤ１３が受けるダメージを軽減することできる。また、ワイヤ１３は、低弾性部材４０の内部に埋設されることによって保護されるので、衝撃や振動によってワイヤ１３が受けるダメージを更に軽減することができる。
【００３７】
なお、低弾性部材４０は、図７Ａに示すような一体的な形態に限らず、半導体チップ３０の外周において互いに離間して配置された複数の部分を有する形態であってもよい。すなわち、低弾性部材４０は、半導体チップ３０の外周を囲む不連続な環状を呈していてもよい。また、ハンドリングが問題とならない場合には、半導体装置１０Ｃにおいて、蓋体１６を省略してもよい。
【００３８】
［第４の実施形態］
図８は、開示の技術の第４の実施形態に係る半導体装置１０Ｄの断面図である。半導体装置１０Ｄは、上記した第３の実施形態に係る半導体装置１０Ｃにおける低弾性部材４０を半導体チップ３０の外周に配置することに代えて、蓋体１６の内壁に配置した構成を有する。すなわち、第４の実施形態に係る半導体装置１０Ｄにおいて、蓋体１６の内壁は、低弾性部材４１で覆われている。低弾性部材４１の材料は、蓋体１６や、ＱＦＮパッケージ等で使用される一般的なモールド樹脂よりも弾性率の低い材料で構成されている。低弾性部材４１のヤング率は、１００ＭＰａ以下であることが好ましい。低弾性部材４１の材料として、例えばシリコーンゴムや発泡ウレタンなどを好適に用いることができる。
【００３９】
半導体装置１０Ｄによれば、衝撃や振動によって半導体チップ３０が蓋体１６の内壁に衝突しても、蓋体１６の内壁は低弾性部材４１で覆われているので、蓋体１６の内壁を低弾性部材４１で覆わない場合と比較して、衝突時における衝撃を小さくできる。従って、半導体装置１０Ｄに加わる衝撃や振動によってワイヤ１３が受けるダメージを軽減することができる。
【００４０】
［第５の実施形態］
図９は、開示の技術の第５の実施形態に係る半導体装置１０Ｅの断面図である。半導体装置１０Ｅにおいて、基板１１は、表面Ｓａに凹部１１ｄを有する。凹部１１ｄは、半導体チップ３０のサイズよりもわずかに大きい開口サイズを有する。半導体チップ３０は、凹部１１ｄによって形成される空間内に収容され、凹部１１ｄの内壁面によって囲まれる。半導体チップ３０と基板１１とを一時的に接合する通電剥離性接着部材２０は、凹部１１ｄの底面に設けられる。
【００４１】
半導体装置１０Ｅの製造工程において、通電剥離性接着部材２０を、凹部１１ｄの底面に供給した後、通電剥離性接着部材２０の供給位置に半導体チップ３０を配置する。その後、所定の熱処理を実施して通電剥離性接着部材２０を硬化させる。これにより、半導体チップ３０と基板１１とが一時的に接合される。半導体チップ３０および基板１１にワイヤ１３を接続した後、通電剥離性接着部材２０に通電して、半導体チップ３０と基板１１との接合を解除する。
【００４２】
半導体装置１０Ｅによれば、半導体チップ３０が、基板１１の凹部１１ｄによって形成される空間内に収容されるので、半導体装置１０Ｅに加わる衝撃や振動による半導体チップ３０の動きを制限することができる。半導体チップ３０の動きを制限することで、衝撃や振動によってワイヤ１３が受けるダメージを軽減することができる。
【００４３】
なお、ハンドリングが問題とならない場合には、半導体装置１０Ｅにおいて、蓋体１６を省略してもよい。
【００４４】
［第６の実施形態］
図１０Ａおよび図１０Ｂは、開示の技術の第６の実施形態に係る半導体装置１０Ｆの構成を示す平面図である。半導体装置１０Ｆは、半導体チップ３０および基板１１に接続される複数のワイヤのうちの少なくとも１つがダミーワイヤ１３Ｄとされている。図１０Ａおよび図１０Ｂにおいては、半導体チップ３０の各コーナ部に接続された４本のダミーワイヤ１３Ｄが例示されているが、ダミーワイヤ１３Ｄの本数および配置は、適宜変更することが可能である。ダミーワイヤ１３Ｄは、半導体チップ３０に形成された回路の動作に寄与しないワイヤである。すなわち、ダミーワイヤ１３Ｄは、半導体チップ３０と基板１１との間の電気的な接続を目的として使用されるワイヤではなく、専ら半導体チップ３０を支持する目的で使用されるワイヤである。一方、ダミーワイヤ１３Ｄ以外の配線用のワイヤ１３は、半導体チップ３０と基板１１との間の電気的な接続を行うとともに、半導体チップ３０を支持する役割をも担う。
【００４５】
このように、半導体チップ３０に形成された回路動作に必要とされる配線用のワイヤ１３以外にダミーワイヤ１３Ｄを設けることで、ワイヤ１本あたりが受け持つ負荷を軽減することができる。従って、半導体装置１０Ｆに加わる衝撃や振動によって、配線用のワイヤ１３が受けるダメージを軽減することが可能となる。
【００４６】
なお、基板１１上において、ダミーワイヤ１３Ｄ用の電極パッドを形成するためのスペースを確保することが困難である場合には、図１０Ｂに示すように、配線用のワイヤ１３が接続される電極パッド１２にダミーワイヤ１３Ｄを接続してもよい。
【００４７】
また、ダミーワイヤ１３Ｄを配線用のワイヤ１３とは異なる材料で構成してもよい。例えば、配線用のワイヤ１３として金ワイヤを用いて、ダミーワイヤ１３Ｄとして金ワイヤよりも安価且つ弾性率が高いアルミワイヤを用いてもよい。ダミーワイヤ１３Ｄとしてアルミワイヤを用いることで、ワイヤ本数の増加に伴うコストアップを抑制することができる。なお、配線用のワイヤ１３として、アルミワイヤまたは銅ワイヤを用いてもよい。また、配線用のワイヤ１３の線径よりも大きい線径を有するワイヤをダミーワイヤ１３Ｄとして使用してもよい。
【００４８】
なお、図１０Ａおよび１０Ｂにおいて図示が省略されているが、上記した第１〜第５の実施形態に係る半導体装置と同様、配線用のワイヤ１３およびダミーワイヤ１３Ｄの半導体チップ３０側および基板１１側のワイヤ接続部を被覆部材で被覆することが好ましい。
【００４９】
［第７の実施形態］
上記の第１〜第６の実施形態においては、半導体チップ３０と基板１１との一時的な接合を通電剥離性接着部材２０を用いて行う場合を例示したが、半導体チップ３０と基板１１との一時的な接合を他の手法を用いて行うことも可能である。
【００５０】
図１１Ａ〜図１１Ｅは、通電剥離性接着部材２０を用いずに半導体チップ３０と基板１１との接合を行う工程を含む、開示の技術の第７の実施形態に係る半導体装置１０Ｇ（図１１Ｅ参照）の製造方法を示す図である。
【００５１】
初めに、基板１１の表面Ｓａの半導体チップ３０が配置される位置に対応する位置に熱剥離性接着部材２１を供給する（図１１Ａ）。熱剥離性接着部材２１は、常温においては両面に粘着性を有し、加熱することにより粘着力が低下する部材である。熱剥離性接着部材２１として例えば、日東電工社製のリバアルファ（登録商標）を好適に用いることができる。なお、リバアルファは、シート状の部材であり、一般的な両面粘着シートと同様に使用することができる。
【００５２】
次に、基板１１の熱剥離性接着部材２１の供給位置に半導体チップ３０を配置する。熱剥離性接着部材２１の粘着力によって、半導体チップ３０と基板１１とが一時的に接合される（図１１Ｂ）。
【００５３】
次に、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）等の導電体からなる複数のワイヤ１３によって半導体チップ３０と基板１１とを接続する。ワイヤ１３の一端は、半導体チップ３０の表面Ｓｂ１に形成された電極パッド（図示せず）に接続され、ワイヤ１３の他端は、基板１１の表面Ｓａに形成された電極パッド１２に接続される（図１１Ｃ）。ワイヤ１３の接続は、公知の超音波圧着方式を用いて行われる。半導体チップ３０は、熱剥離性接着部材２１によって基板１１に接合されているので、ボンディングツール（図示せず）から出力される超音波エネルギーのロスを抑制することができ、ワイヤ１３の接続を確実に行うことができる。
【００５４】
次に、熱剥離性接着部材２１を加熱することにより、半導体チップ３０と基板１１との接合を解除する（図１１Ｄ）。熱剥離性接着部材２１として、上記のリバアルファ（登録商標）を用いた場合、熱剥離性接着部材２１は、１００℃程度での加熱によって図１１Ｄに示すように発泡する。これにより、半導体チップ３０側および基板１１側の双方の接着面における接着力がほぼゼロとなり、半導体チップ３０と基板１１との接合が解除される。
【００５５】
次に、各ワイヤ１３の半導体チップ３０との接続部であるワイヤ接続部ｃ１に、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料で構成される被覆部材１４を塗布することにより各ワイヤ接続部ｃ１を被覆部材１４で被覆する。被覆部材１４は、ワイヤ１３の半導体チップ３０側のネック部分および電極パッド（図示せず）を一体的に覆うように形成されることが好ましい。続いて、各ワイヤ１３の基板１１との接続部であるワイヤ接続部ｃ２に、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料で構成される被覆部材１５を塗布することにより各ワイヤ接続部ｃ２を被覆部材１５で被覆する。被覆部材１５は、ワイヤ１３の基板１１側のネック部分および電極パッド１２を一体的に覆うように形成されていることが好ましい。その後、熱処理によって被覆部材１４および１５を構成する樹脂材料を硬化させる（図１１Ｅ）。
【００５６】
なお、上記の例では、半導体チップ３０と基板１１との接合を解除した後に、ワイヤ接続部ｃ１およびｃ２をそれぞれ被覆部材１４および１５で被覆することとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、半導体チップ３０と基板１１との接合を解除する前にワイヤ接続部ｃ１およびｃ２をそれぞれ被覆部材１４および１５で被覆してもよい。
【００５７】
以上のように、半導体チップ３０と基板１１との一時的な接合を熱剥離性接着部材２１を用いて行うことにより、半導体チップ３０と基板１１との接合の解除をより容易に行うことが可能である。
【００５８】
［第８の実施形態］
図１２Ａ〜図１２Ｄは、通電剥離性接着部材２０を用いずに半導体チップ３０と基板１１との接合を行う工程を含む、開示の技術の第８の実施形態に係る半導体装置１０Ｈ（図１２Ｄ参照）の製造方法を示す図である。
【００５９】
半導体装置１０Ｈにおいて、基板１１は、半導体チップ３０が配置される位置に対応する位置に複数の貫通孔１１ｈを有する。はじめに、基板１１を、真空吸着機構を有するステージ２００上に載置する。このとき、基板１１の貫通孔１１ｈがステージ２００の吸着穴２０１の形成位置に配置されるように位置合わせを行う。続いて、半導体チップ３０を、基板１１の表面Ｓａの貫通孔１１ｈの形成位置に配置する。その後、ステージ２００の真空吸着機構を作動させ、吸着穴２０１の内部を真空状態とする。これにより、基板１１の貫通孔１１ｈも真空状態となり、半導体チップ３０が基板１１の表面Ｓａに吸着され、半導体チップ３０と基板１１とが一時的に接合される（図１２Ａ）。
【００６０】
次に、吸着穴２０１内部の真空状態を維持したまま、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）等の導電体からなる複数のワイヤ１３によって半導体チップ３０と基板１１とを接続する。ワイヤ１３の一端は、半導体チップ３０の表面Ｓｂ１に形成された電極パッド（図示せず）に接続され、ワイヤ１３の他端は、基板１１の表面Ｓａに形成された電極パッド１２に接続される（図１１Ｃ）。ワイヤ１３の接続は、公知の超音波圧着方式を用いて行われる。半導体チップ３０は、ステージ２００の真空吸着機構によって基板１１に接合されているので、ボンディングツール（図示せず）から出力される超音波エネルギーのロスを抑制することができ、ワイヤ１３の接続を確実に行うことができる。
【００６１】
次に、ステージ２００の吸着穴２０１の内部の真空状態を解除して吸着穴２０１の内部を大気圧に戻す。これにより、半導体チップ３０と基板１１との接合が解除される（図１２Ｃ）。
【００６２】
次に、各ワイヤ１３の半導体チップ３０との接続部であるワイヤ接続部ｃ１に、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料で構成される被覆部材１４を塗布することにより各ワイヤ接続部ｃ１を被覆部材１４で被覆する。被覆部材１４は、ワイヤ１３の半導体チップ３０側のネック部分および電極パッド（図示せず）を一体的に覆うように形成されることが好ましい。続いて、各ワイヤ１３の基板１１との接続部であるワイヤ接続部ｃ２に、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料で構成される被覆部材１５を塗布することにより各ワイヤ接続部ｃ２を被覆部材１５で被覆する。被覆部材１５は、ワイヤ１３の基板１１側のネック部分および電極パッド１２を一体的に覆うように形成されていることが好ましい。その後、熱処理によって被覆部材１４および１５を構成する樹脂材料を硬化させる（図１２Ｄ）。
【００６３】
なお、上記の例では、半導体チップ３０と基板１１との接合を解除した後に、ワイヤ接続部ｃ１およびｃ２をそれぞれ被覆部材１４および１５で被覆することとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、半導体チップ３０と基板１１との接合を解除する前にワイヤ接続部ｃ１およびｃ２をそれぞれ被覆部材１４および１５で被覆してもよい。
【００６４】
以上のように、半導体チップ３０と基板１１との一時的な接合を真空吸着機構を用いて行うことにより、半導体チップ３０と基板１１との接合の解除をより容易に行うことが可能である。
【００６５】
なお、上記した第１乃至第８の実施形態に係る半導体装置の構成および半導体装置の製造方法における各処理は、適宜組み合わせることが可能である。
半導体装置１０、１０Ａ〜１０Ｈは、開示の技術における半導体装置の一例である。半導体チップ３０は、開示の技術における半導体チップの一例である。ワイヤ１３は、開示の技術におけるワイヤの一例である。ワイヤ接続部ｃ１は、開示の技術における第１のワイヤ接続部の一例であり、ワイヤ接続部ｃ２は、開示の技術における第２のワイヤ接続部の一例である。被覆部材１４は、開示の技術における第１の被覆部材の一例であり、被覆部材１５は、開示の技術における第２の被覆部材の一例である。蓋体１６は、開示の技術における蓋体の一例である。低弾性部材４０および４１は、開示の技術における低弾性部材の一例である。凹部１１ｄは、開示の技術における凹部の一例である。通電剥離性接着部材２０は、開示の技術における通電剥離性接着部材の一例である。熱剥離性接着部材２１は、開示の技術における熱剥離性接着部材の一例である。貫通孔１１ｈは、開示の技術における貫通孔の一例である。ダミーワイヤ１３Ｄは、開示の技術におけるダミーワイヤの一例である。
【００６６】
以上の第１乃至第８の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００６７】
（付記１）
基板と、
前記基板とは非接合とされた半導体チップと、
一端が前記半導体チップに接続され、他端が前記基板に接続されたワイヤと、
前記ワイヤが前記半導体チップに接続する第１のワイヤ接続部を被覆する第１の被覆部材と、
を含む半導体装置。
【００６８】
（付記２）
前記ワイヤが前記基板に接続する第２のワイヤ接続部を被覆する第２の被覆部材を更に含む
付記１に記載の半導体装置。
【００６９】
（付記３）
前記第１の被覆部材および前記第２の被覆部材は、樹脂材料で構成されている
付記２に記載の半導体装置。
【００７０】
（付記４）
前記半導体チップおよび前記ワイヤを内部に収容する蓋体を更に含む
付記１から付記３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【００７１】
（付記５）
前記半導体チップの外周を囲む、前記蓋体よりも弾性率の低い低弾性部材を更に含み、
前記ワイヤは前記低弾性部材の内部に埋設されている
付記４に記載の半導体装置。
【００７２】
（付記６）
前記蓋体の内壁を覆う、前記蓋体よりも弾性率の低い低弾性部材を更に含む
付記４に記載の半導体装置。
【００７３】
（付記７）
前記基板は、表面に凹部を有し、
前記半導体チップは、前記凹部によって形成される空間内に配置されている
付記１から付記４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【００７４】
（付記８）
前記半導体チップと前記基板との間に設けられた、通電によって剥離する通電剥離性接着部材を更に含む
付記１から付記７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【００７５】
（付記９）
前記半導体チップと前記基板との間に設けられた、加熱によって剥離する熱剥離性接着部材を更に含む
付記１から付記７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【００７６】
（付記１０）
前記基板は、前記半導体チップが配置される位置に対応する位置に貫通孔を有する
付記１から付記７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【００７７】
（付記１１）
一端が前記半導体チップに接続され、他端が前記基板に接続された複数のワイヤを含み、前記複数のワイヤのうちの少なくとも１つは、前記半導体チップと基板との間の電気的な接続を形成しないダミーワイヤである
付記１から付記１０のいずれか１つに記載の半導体装置。
【００７８】
（付記１２）
基板と半導体チップとを接合する接合工程と、
前記接合工程の後に前記半導体チップと前記基板とをワイヤで接続するワイヤ接続工程と、
前記ワイヤ接続工程の後に前記基板と前記半導体チップとの接合を解除する接合解除工程と、
前記ワイヤが前記半導体チップに接続する第１のワイヤ接続部を第１の被覆部材で被覆する第１の被覆工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【００７９】
（付記１３）
前記ワイヤが前記基板に接続する第２のワイヤ接続部を第２の被覆部材で被覆する第２の被覆工程を更に含む
付記１２に記載の製造方法。
【００８０】
（付記１４）
前記接合工程において、通電によって剥離する通電剥離性接着部材を用いて前記基板と前記半導体チップとを接合し、
前記接合解除工程において、前記通電剥離性接着部材に通電して前記基板と前記半導体チップとの接合を解除する
付記１２または付記１３に記載の製造方法。
【００８１】
（付記１５）
前記接合工程において、加熱によって剥離する熱剥離性接着部材を用いて前記基板と前記半導体チップとを接合し、
前記接合解除工程において、前記熱剥離性接着部材を加熱して前記基板と前記半導体チップとの接合を解除する
付記１２または付記１３に記載の製造方法。
【００８２】
（付記１６）
前記基板は、前記半導体チップが配置される位置に対応する位置に貫通孔を有し、
前記接合工程において、前記貫通孔を介して前記半導体チップを前記基板の表面に真空吸着することによって前記基板と前記半導体チップとを接合し、
前記接合解除工程において、前記真空吸着を解除することによって前記基板と前記半導体チップとの接合を解除する
付記１２または付記１３に記載の製造方法。
【００８３】
（付記１７）
前記第１の被覆工程の後に、前記半導体チップおよび前記ワイヤを内部に収容する蓋体を前記基板上に設ける工程を更に含む
付記１２から付記１６のいずれか１つに記載の製造方法。
【００８４】
（付記１８）
前記ワイヤ接続工程の後に、前記蓋体よりも弾性率の低い低弾性部材を前記半導体チップの外周に設け、前記ワイヤを前記低弾性部材の内部に埋設させる工程を更に含む
付記１７に記載の製造方法。
【００８５】
（付記１９）
前記基板は、表面に凹部を有し、
前記接合工程において、前記半導体チップを、前記凹部によって形成される空間内に配置する
付記１２から付記１７のいずれか１つに記載の製造方法。
【００８６】
（付記２０）
前記ワイヤ接続工程において、前記半導体チップと基板との間の電気的な接続を形成しないダミーワイヤで前記半導体チップと前記基板とを接続する
付記１６から付記１９のいずれか１つに記載の製造方法。
【符号の説明】
【００８７】
１０、１０Ａ〜１０Ｈ  半導体装置
１１  基板
１１ｄ  凹部
１１ｈ  貫通孔
１３  ワイヤ
１４、１５  被覆部材
１６  蓋体
２０  通電剥離性接着部材
２１  熱剥離性接着部材
３０  半導体チップ
４０、４１  低弾性部材
【図１】
2017010994.tif 000004
【図２】
2017010994.tif 000005
【図３】
2017010994.tif 000006
【図４Ａ】
2017010994.tif 000007
【図４Ｂ】
2017010994.tif 000008
【図４Ｃ】
2017010994.tif 000009
【図４Ｄ】
2017010994.tif 000010
【図４Ｅ】
2017010994.tif 000011
【図５】
2017010994.tif 000012
【図６】
2017010994.tif 000013
【図７Ａ】
2017010994.tif 000014
【図７Ｂ】
2017010994.tif 000015
【図８】
2017010994.tif 000016
【図９】
2017010994.tif 000017
【図１０Ａ】
2017010994.tif 000018
【図１０Ｂ】
2017010994.tif 000019
【図１１Ａ】
2017010994.tif 000020
【図１１Ｂ】
2017010994.tif 000021
【図１１Ｃ】
2017010994.tif 000022
【図１１Ｄ】
2017010994.tif 000023
【図１１Ｅ】
2017010994.tif 000024
【図１２Ａ】
2017010994.tif 000025
【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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