(57)【要約】【課題】隣接する金属細線同士の接触を防止することができる半導体装置を提供する。【解決手段】リードフレームのダイパッド１上に搭載された半導体チップ４の電極５とリードフレームのインナーリード２との間に、金属細線６の一部が嵌め込まれる溝８を有する金属細線支持体７を配置する。また、その金属細線支持体７は、リードフレームのダイパッドサポート３に固着させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、前記支持基板に固着される半導体チップと、前記半導体チップの電極と前記支持基板の電極とを電気的に接続する金属細線と、前記金属細線の一部が嵌め込まれる溝を有する絶縁性の金属細線支持体と、を備え、前記金属細線支持体は、前記支持基板上に設置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記金属細線支持体が有する前記溝は、前記半導体チップの電極と前記支持基板の電極との間に張られた前記金属細線に沿った方向に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記金属細線支持体が有する前記溝は、その曲率半径が前記金属細線の半径よりも大きいことを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属細線支持体は、前記支持基板に固定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属細線支持体が有する前記溝は、前記金属細線の中間部近傍を支持することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップの電極と前記支持基板の電極との間に複数個の前記金属細線支持体が配置され、前記金属配線を複数個の前記金属細線支持体で支持することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
支持基板に半導体チップを搭載する第１の工程と、支持基板に金属細線支持基板を固着させる第２の工程と、支持基板上に搭載された半導体チップの電極と支持基板の電極とに金属細線を接合させる第３の工程と、を具備し、少なくとも前記第３の工程の前までに前記第２の工程を行い、前記第３の工程に際し、半導体チップの電極と支持基板の電極との間に配置されている金属細線支持基板が有する溝に、金属細線の一部を嵌め込む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方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リードフレームや樹脂配線基板をベースにして半導体チップを内封したパッケージにおいて、半導体チップ本体の集積度が進展するにつれ、リードフレームのインナーリードや樹脂配線基板の電極と半導体チップの電極とを電気的に接続する金属細線の配線本数が増加してきた。具体的には、１パッケージ内の金属細線本数は現状で数百本であり、数年後には数千本のパッケージが開発される見通しである。また、金属細線の配線本数の増加に伴い、金属細線の細線化も進んできた。
【０００３】
このように金属細線の配線本数が増加し、金属細線が細線化すると、次の２つの問題が生ずる。すなわち、（１）半導体チップの電極からリードフレームのインナーリードや樹脂配線基板の電極へ金属細線を配線する際に、何らかの原因で金属細線に曲がりや、折れ等の変形が発生し、隣接する金属細線同士の接触が起こる。さらに、金属細線の細線化により、金属細線が垂れ下がり、その垂れ下がった金属細線が半導体チップの縁部やインナーリードの先端辺部に接触するおそれがある。（２）金属細線を配線した後は、半導体装置の構造を機械的に保持するため、あるいは半導体装置に耐湿性を持たせる目的で、半導体チップが固着されたリードフレームや樹脂配線基板を金型に収め、その金型にプラスチック樹脂を注入し、その注入したプラスチップ樹脂を固化させて、半導体装置をパッケージ化するが、樹脂を注入する際に、樹脂の粘性により金属配線が流されて、隣接する金属細線同士の接触が起こる。
【０００４】
上記（１）の問題に対して、従来より、リードフレームのダイパッド上に半導体チップを固定し、半導体チップの電極とリードフレームのインナーリードとを金属細線にて電気的に接続した構造をプラスチック樹脂で封止するパッケージの製造工程において、半導体チップの電極からリードフレームのインナーリードへ配線を行う際に、ヒートステージ上に設けた突出部により、曲がった金属細線を下方から矯正し、且つ支持することで、金属細線の垂れ下がりや、隣接する金属細線同士の接触を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
以下、この従来の半導体装置の製造方法について、図５を用いて説明する。図５は、半導体チップの電極からリードフレームのインナーリードへ配線を行うワイヤリング工程の断面図である。
【０００６】
まず、ボンディング装置のヒートステージ２０上に載置かれたリードフレームのダイパッド２１に半導体チップ２３を接着剤等を用いて固着させる。次に、半導体チップ２３の電極（第１ボンド点）に金属細線２４の一端を接合した後、その金属細線２４の他端をリードフレームのインナーリード（第２ボンド点）２２に接合する。このとき、図５に示すように、金属細線２４は、第１ボンド点近傍に配置されている第１突出部２５および第２ボンド点近傍に配置されている第２突出部２６によって保持される。第１、第２突出部２５、２６の上端には、半導体チップ２３から放射状に延在する金属細線２４を案内する溝が複数設けられている。
【０００７】
この第１、第２突出部２５、２６は、曲がった金属細線２４が衝突して跳ね上がるように配置されており、金属細線２４の軌跡を修正し、金属細線２４の垂れ下がりや、隣接する金属細線同士の接触を防止する。
【０００８】
また、ヒートステージ２０と第１、第２突出部２５、２６は一体形成されており、ワイヤリング終了後のリードフレームの移送時に、リードフレームと接触しないようにリードフレームから離反する構造となっている。
【０００９】
以上説明した従来の半導体装置の製造方法によれば、第１ボンド点から第２ボンド点へワイヤリングする際に、ヒートステージ上に形成した突出部により金属細線を下方から矯正し、且つ支持するので、金属細線の垂れ下がりや、隣接する金属細線同士の接触を防止することができる。
【００１０】
しかし、この従来の方法では、ワイヤリング終了後のリードフレーム移送時には、突出部による金属細線の支持は無く、金属細線が垂れ下がるおそれがある。また、リードフレームの移送時に、何らかの原因で金属細線に曲がりや、折れ等の変形が発生し、隣接する金属細線同士が接触するおそれがある。
【００１１】
上記（２）の問題に対しては、流動する樹脂の粘度を低下させる手法が一般的に採用されており、樹脂そのものの粘度を調節するか、金型内の温度をコントロールすることで流動抵抗が増大しないようにしている。しかし、粘度を低下させ流動性を改善すると、金型内の樹脂の到達時間にむらができやすくなり、樹脂内のボイド発生の原因につながる。そのため、樹脂粘度の低下には限界がある。したがって、樹脂粘度を低下させる手法は、金属細線の配線本数の増加および金属細線の細線化による隣接する金属細線同士の接触を防止する決定的な解決策にはならない。
【００１２】
一方、上記（１）、（２）の問題に対する他の方法として、従来より、金属細線自体を絶縁性の被覆材で覆う方法が提案されている。このようにすれば、隣接する金属細線同士が接触した場合においても、被覆効果によって金属細線間に電気的な接続が発生することはない。しかし、このように被覆材で金属細線を被覆した場合、半導体チップの電極、あるいはリードフレームのインナーリードや樹脂配線基板の電極に金属細線の端部をボンディング接合する際に、金属細線と半導体チップの電極との間、あるいは金属細線とリードフレームのインナーリードや樹脂配線基板の電極との間に被覆材を噛みこむことで接合部面積が減少し、接合が脆弱になって安定しないという問題が発生する。
【特許文献１】特開平８−１３０２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑み、リードフレームや樹脂配線基板等の支持基板上に搭載された半導体チップの電極と支持基板の電極（リードフレームのインナーリードや樹脂配線基板の電極）とが金属細線によって電気的に接続された構造を樹脂封止したパッケージ構造の半導体装置において、隣接する金属細線同士の接触を防止することができる半導体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】
【００１４】
本発明の請求項１記載の半導体装置は、支持基板と、前記支持基板に固着される半導体チップと、前記半導体チップの電極と前記支持基板の電極とを電気的に接続する金属細線と、前記金属細線の一部が嵌め込まれる溝を有する絶縁性の金属細線支持体と、を備え、前記金属細線支持体は、前記支持基板上に設置されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項２記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置であって、前記金属細線支持体が有する前記溝は、前記半導体チップの電極と前記支持基板の電極との間に張られた前記金属細線に沿った方向に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項３記載の半導体装置は、請求項１もしくは２のいずれかに記載の半導体装置であって、前記金属細線支持体が有する前記溝は、その曲率半径が前記金属細線の半径よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項４記載の半導体装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置であって、前記金属細線支持体は、前記支持基板に固定されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項５記載の半導体装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置であって、前記金属細線支持体が有する前記溝は、前記金属細線の中間部近傍を支持することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項６記載の半導体装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置であって、前記半導体チップの電極と前記支持基板の電極との間に複数個の前記金属細線支持体が配置され、前記金属配線を複数個の前記金属細線支持体で支持することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項７記載の半導体装置の製造方法は、支持基板に半導体チップを搭載する第１の工程と、支持基板に金属細線支持基板を固着させる第２の工程と、支持基板上に搭載された半導体チップの電極と支持基板の電極とに金属細線を接合させる第３の工程と、を具備し、少なくとも前記第３の工程の前までに前記第２の工程を行い、前記第３の工程に際し、半導体チップの電極と支持基板の電極との間に配置されている金属細線支持基板が有する溝に、金属細線の一部を嵌め込むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の好ましい形態によれば、ワイヤリング時に、金属細線支持体が有する溝に金属細線を嵌め込むことで、金属細線の軌跡を規定することができ、金属細線の垂れ下がりや、隣接する金属細線同士の接触を防止することができる。
【００２２】
また、ワイヤリング終了後の支持基板の移送時においても、金属細線支持体が有する溝に金属細線が支持（拘束）されているので、金属細線の垂れ下がりや、隣接する金属細線同士の接触を防止することができる。
【００２３】
また、樹脂封止時においても、金属細線支持体が有する溝に金属細線が支持（拘束）されているので、注入された樹脂によって金属細線が流されて、隣接する金属細線同士が接触するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置について図面を交えて説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の内部構造を示す平面図である。この半導体装置は、リードフレームに半導体チップがダイボンディングされ、そのダイボンディングされた半導体チップの表面に形成されている電極とリードフレームのインナーリードとが金属細線により電気的に接続された構造を、絶縁性プラスチック樹脂によってモールドしたＱＦＰ型のパッケージである。以下、この半導体装置の構成について詳述する。
【００２５】
支持基板であるリードフレームのダイパッド１上に搭載された半導体チップ４は、例えば接着剤によりダイパッド１上に固着されている。半導体チップ４の一方の主面には、その外周部に電極５が１列に形成されている。
【００２６】
なお、ここでは、リードフレームのダイパッド上に半導体チップを搭載する場合について説明するが、例えば、ダイパッドに代えてインナーリードの下側に放熱板が接着された構造のリードフレームにおいても同様に実施可能である。また、半導体チップの外周部に電極が１列に形成されている場合を例に説明するが、電極の配置はこれに限定されるものではない。例えば、半導体チップの各辺に沿って電極が２列以上に配列されていてもよい。
【００２７】
支持基板の電極であるリードフレームのインナーリード２は、ダイパッド１上の半導体チップ４の周囲に、先端を対向させて配置されている。半導体チップ４の電極５とリードフレームのインナーリード２は金属細線６により電気的に接続されている。なお、ダイパッド１は、リードフレームのダイパッドサポート３により支持されている。
【００２８】
さらに、リードフレームには、第１ボンド点である半導体チップ４の電極５と第２ボンド点であるインナーリード２との間に張られた金属細線６を支持する金属細線支持体７が設置されている。金属細線支持体７は絶縁性の材料からなり、例えば樹脂により形成する。
【００２９】
金属細線支持体７には、金属細線６の一部が嵌め込まれる溝８が形成されている。この溝８に金属細線６を通すことで、金属細線６の軌道を規定することができる。図１（ｂ）および図１（ｃ）に、金属細線支持体７の平面図および断面図を示す。
【００３０】
溝８は、半導体チップ４の電極５とリードフレームのインナーリード２との間に張設された金属細線６に沿う方向に形成する。このように溝８を形成すれば、金属細線支持体７の溝８の中で金属細線６をほぼ直線的な形状に保つことができ、金属細線６を支持する際の支持力が金属細線６の形状に沿った均一な力となる。
【００３１】
また、溝８は、その曲率半径が金属細線６の半径よりも大きくなるように形成する。このように溝８を形成すれば、金属細線６を溝８に通す作業が容易になる。
【００３２】
また、金属細線支持体７は外形が四角形の半導体チップ４の各辺に対向するように配置されている。金属細線支持体７は、ダイパッド１の各コーナーから延設するダイパッドサポート３に、例えば接着剤を用いて固着されており、金属細線６のワイヤリング工程から樹脂封止工程が終了するまでその位置は変わらない。
【００３３】
また、金属細線支持体７は、ワイヤリングされた金属細線６の中間部近傍を支持するように配置する。このように金属細線支持体７を配置すれば、金属細線６の垂れ下がりや、樹脂の流動抵抗によるワイヤ流れを効果的に防止することができる。
【００３４】
なお、ここでは、半導体チップの各辺ごとに金属細線支持体を１つ配置する場合について説明するが、例えば枠形状の金属細線支持体を用いてもよい。また、半導体チップの各辺ごとに複数個の金属細線支持体を配置してもよい。但し、半導体チップの各辺ごとに金属細線支持体を複数個設置する場合には、金属細線の全長を金属細線支持体の個数でもって等間隔に分割できる位置に各金属細線支持体を設置するのが望ましい。また、ここでは、直線形状の金属細線支持体を例示しているが、金属細線支持体の形状は直線形状に限定されるものではない。
【００３５】
このＱＦＰ型の半導体装置は、少なくとも、リードフレーム上に搭載された半導体チップ４の電極５とリードフレームのインナーリード２とに金属細線６を接合する前に、リードフレームに金属細線支持体７を固着させ、金属細線６を接合する際に、金属細線支持体７の溝８に金属細線６を通すことで製造することができる。
【００３６】
すなわち、第１ボンド点である半導体チップ４の電極５に、金属細線供給装置（キャピラリ）から突出する金属細線６の一端をボンディングした後、金属細線供給装置から金属細線６を繰り出しながら、金属細線供給装置を第２ボンド点であるインナーリード２上へ移動させて、金属細線６の他端をインナーリード２上にボンディングするが、第１ボンド点から第２ボンド点へ金属細線供給装置を移動させる際に、金属細線供給装置から繰り出される金属細線６が金属細線支持体７の溝８に嵌るようにする。なお、金属細線６を溝８に通す作業は、通常のワイヤリング工程で行われているカメラによる認識作業を利用することで、容易に実施することができる。
【００３７】
ここまで、リードフレームを用いたＱＦＰ型の半導体装置について説明したが、本発明は、樹脂配線基板を用いたＢＧＡ型のパッケージにも適用することができる。図２は、本発明の実施の形態に係るＢＧＡ型の半導体装置の内部構造を示す平面図である。この半導体装置は、樹脂配線基板に半導体チップがダイボンディングされ、そのダイボンディングされた半導体チップの表面に形成されている電極と樹脂配線基板の電極とが金属細線により電気的に接続された構造を、絶縁性プラスチック樹脂によってモールドしたＢＧＡ型のパッケージである。なお、図１に基づいて説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００３８】
この半導体装置は、支持基板がリードフレームではなく樹脂配線基板９である点が、図１に示した半導体装置と異なる。すなわち、支持基板である樹脂配線基板９上に搭載された半導体チップ４の周囲に樹脂配線基板９の電極１０が形成されており、半導体チップ４の電極（第１ボンド点）５と樹脂配線基板９の電極（第２ボンド点）１０が金属細線６により電気的に接続されている。
【００３９】
さらに、樹脂配線基板９には、半導体チップ４と樹脂配線基板９の電極１０との間に金属細線支持体７が設置されている。金属細線支持体７は、樹脂配線基板９上に例えば接着剤を用いて固着されている。この金属細線支持体７により、金属細線６の垂れ下がりの防止や、樹脂の流動抵抗によるワイヤ流れの防止を図ることができる。
【００４０】
なお、前述したように、半導体チップの各辺ごとに複数個の金属細線支持体を配置してもよい。図３に、半導体チップの各辺ごとに複数個（ここでは２個）の金属細線支持体を配置した例を示す。このように金属細線を支持する箇所を増やすことで、金属細線に曲がりや、折れ等の変形を引き起こす外力に対する抵抗力を増加させることができる。
【００４１】
また、半導体チップ側の第１ボンド点から樹脂配線基板側の第２ボンド点までの距離が、第２ボンド点の位置により極端に異なる場合には、図４に示すように、長さの異なる金属細線６に対応して、金属細線支持体７を配置してもよい。
【００４２】
なお、このＢＧＡ型の半導体装置についても、前述したＱＦＰ型の半導体装置と同様に、少なくとも、樹脂配線基板９上に搭載された半導体チップ４の電極５と樹脂配線基板９の電極１０とに金属細線６を接合する前に、樹脂配線基板９に金属細線支持体７を固着させ、金属細線６を接合する際に、金属細線支持体７の溝８に金属細線６を通すことで製造することができる。
【００４３】
以上説明した本実施の形態によれば、金属細線を形成した場合に発生する可能性がある金属細線の曲がりや、折れを矯正することが可能である。また矯正した金属細線を強固に保持することが可能である。よって、ワイヤリング時の金属細線の垂れ下がりや、隣接する金属細線同士の接触を防止することができる。また、ワイヤリング終了後の支持基板の移送時においても、金属細線の垂れ下がりや、隣接する金属細線同士の接触を防止することができる。また、樹脂封止時においても、注入された樹脂によって金属細線が流され（ワイヤ流れ）、隣接する金属細線同士が接触するのを防止することができる。また、金属細線支持体を支持基板に固着したので、樹脂封止の際の樹脂の流動抵抗に対して、抵抗力を保持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明にかかる半導体装置およびその製造方法は、金属細線の配線本数が増加しても、金属細線の垂れ下がりや、隣接する金属細線同士の接触を防止することができ、半導体パッケージ技術に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係るＱＦＰ型の半導体装置の内部構造の一例を示す平面図、（ｂ）は金属細線支持体の平面図、（ｃ）は金属細線支持体の断面図
【図２】本発明の実施の形態に係るＢＧＡ型の半導体装置の内部構造の一例を示す平面図
【図３】本発明の実施の形態に係るＢＧＡ型の半導体装置の内部構造の他例を示す平面図
【図４】本発明の実施の形態に係るＢＧＡ型の半導体装置の内部構造の他例を示す平面図
【図５】従来の半導体チップの製造方法を説明する工程断面図
【符号の説明】
【００４６】
１、２１      ダイパッド
２、２２      インナーリード
３      ダイパッドサポート
４、２３      半導体チップ
５      電極
６、２４      金属細線
７      金属細線支持体
８      溝
９      樹脂配線基板
１０      電極
２０      ヒートステージ
２５      第１突出部
２６      第２突出部
【図１】
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【図２】
2009070931.tif 000004
【図３】
2009070931.tif 000005
【図４】
2009070931.tif 000006
【図５】
2009070931.tif 000007