半導体装置およびその製造方法
【課題】アイランドに設置された半導体素子とその周囲の端子部とをボンディングワイヤで接続し、これらをモールド樹脂で封止してなる半導体装置において、ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上であっても、ワイヤ流れおよびワイヤの下方へのたわみを極力抑制し、ワイヤの短絡を防止する。
【解決手段】ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と端子部２０側の接続部との間に、第１の屈曲点４１、第２の屈曲点４２、第３の屈曲点４３、第４の屈曲点４４を設け、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と第２の屈曲点４２との距離Ｌ２、当該接続部と第３の屈曲点４３との距離Ｌ３、当該接続部と第４の屈曲点４４との距離Ｌ４を、それぞれワイヤ長Ｌに対して、０．２５Ｌ以上０．３５Ｌ以下、０．５Ｌ以上０．６Ｌ以下、０．８５Ｌ以上０．９５Ｌ以下としている。
【解決手段】ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と端子部２０側の接続部との間に、第１の屈曲点４１、第２の屈曲点４２、第３の屈曲点４３、第４の屈曲点４４を設け、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と第２の屈曲点４２との距離Ｌ２、当該接続部と第３の屈曲点４３との距離Ｌ３、当該接続部と第４の屈曲点４４との距離Ｌ４を、それぞれワイヤ長Ｌに対して、０．２５Ｌ以上０．３５Ｌ以下、０．５Ｌ以上０．６Ｌ以下、０．８５Ｌ以上０．９５Ｌ以下としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子設置部に設置された半導体素子とその周囲に位置する端子部とをワイヤボンディングにより形成されたワイヤで接続し、これらをモールド樹脂で封止してなる半導体装置、および、そのような半導体装置の製造方法に関し、たとえばエンジンＥＣＵなどの車載電子製品に搭載される半導体装置などに適用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の半導体装置としては、たとえば素子設置部および端子部を有するリードフレームを用い、半導体素子を素子設置部の一面上に搭載し、この半導体素子と素子設置部周囲の端子部とをボンディングワイヤで接続し、さらに、素子設置部の一面側にて、半導体素子、素子設置部、端子部、およびボンディングワイヤをモールド樹脂にて封止してなるものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような半導体装置としては、具体的にＱＦＮ（クワッド−フラット−ノンリード−パッケージ）などがある。ここで、ワイヤは、ワイヤボンディングにて形成されるため、ワイヤにおける半導体素子側の接続部と端子部側の接続部との間の部位が、半導体素子よりも上方に突出するとともに素子設置部の一面の上方に向かって凸となったループ形状をなすものである。
【０００４】
そして、このような半導体装置は、複数の半導体素子を同一フレームの素子設置部上にマトリクス状に搭載して、一つのキャビティ内にて一括してモールド樹脂で封止した後に、ダイシングして個々の半導体装置を得る、といういわゆるＭＡＰ成形技術を用いて製造される。これは１フレーム当たりの取り数の増加、モールド金型の共用といったコスト面での大きなメリットを持つものである。
【０００５】
また、従来では、このモールド樹脂の成形工程において、金型内の樹脂の流れによるワイヤ流れを防止するために、ワイヤに２〜３箇所の屈曲点を設けてワイヤの剛性を向上させるという技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−５８２４６号公報
【特許文献２】特開平１１−１４５１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ＭＡＰ成形による成形品は、キャビティサイズが非常に大きいためモールド樹脂の注入時におけるワイヤ流れが問題となる。この問題について、本発明者は、従来のＭＡＰ成形技術を用いて試作を行い、具体的な検討を行った。
【０００７】
図３６は、本発明者が試作した半導体装置における樹脂封止工程を示す概略平面図である。図３６に示されるように、リードフレームの素子設置部１０の一面１１側に半導体素子３０が設置され、素子設置部１０の一面１１側にて半導体素子３０と端子部２０とがワイヤ４０によって接続されている。
【０００８】
このようなワークを、金型３００のキャビティ３０１に設置し、ゲート３０４からモールド樹脂５０をキャビティ３０１内に注入する。それによって、素子設置部１０の一面１１側にて、半導体素子３０、素子設置部１０、端子部２０およびワイヤ４０を、モールド樹脂５０により封止する。
【０００９】
ここで、このモールド樹脂５０の注入中にモールド樹脂５０の硬化が進み粘度が高くなってしまうために、キャビティ３０１内を流れてくるモールド樹脂５０によって、ワイヤ４０が押し流されるという現象が発生する。
【００１０】
図３６に示されるように、半導体素子３０上を流れるモールド樹脂５０の流速（半導体素子上流速）Ｖ１と、素子設置部１０の一面１１のうち半導体素子３０と端子部２０との間に位置する部位上を流れるモールド樹脂５０の流速（素子設置部上流速）Ｖ２とでは、素子設置部上流速Ｖ２の方が速い。
【００１１】
これは、キャビティ３０１内において、半導体素子３０上の部分は、半導体素子３０の厚さの分だけ、モールド樹脂５０の流れる断面積が、半導体素子３０以外の素子設置部１０の一面１１上の部分よりも小さいためである。
【００１２】
このように、素子設置部上流速Ｖ２の方が半導体素子上流速Ｖ１よりも速いと、モールド樹脂５０の流れが不均一になり、エアベント３０５に最も近いワイヤ４０、すなわち、成型時の樹脂流れの最下流に位置するワイヤ４０が、流れてくるモールド樹脂５０によって流されやすくなる。
【００１３】
図３７は、この樹脂流れ最下流に位置するワイヤ４０におけるワイヤ流れの発生の様子を示す概略平面図であり、モールド樹脂５０の充填後においてモールド樹脂５０を透視した図である。
【００１４】
図３７に示されるように、半導体素子３０以外の素子設置部１０の一面１１上を流れてくるモールド樹脂５０によって、樹脂流れの最下流には、モールド樹脂５０の合流地点が発生する。その結果、合流地点の近隣のワイヤ４０が流されて互いに接触しショート不良が発生する。
【００１５】
ここで、従来においては、このような流速Ｖ１、Ｖ２の差が発生するが、通常の民生品などでは、半導体素子３０のサイズに合わせて素子設置部１０ひいてはパッケージサイズを設計するので、ワイヤ長は２〜５ｍｍ程度に収まるのが普通であり、上記した流速Ｖ１、Ｖ２の差によるワイヤ流れは問題とならない。
【００１６】
しかし、本発明者が開発を進めている車載用途の半導体装置の場合、装置の使用環境が厳しいことや、電流を多く流すため発熱が厳しいといったことから、放熱性を上げるために素子設置部１０のサイズを半導体素子３０のサイズよりもかなり大きく設定しなければならないという制約がある。
【００１７】
このことは、必然的にワイヤ４０の長さすなわちワイヤ長を長くすることとなり、そのワイヤ長は６ｍｍを超えることになる。ここで、ワイヤ長とは、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部とワイヤ４０における端子部２０側の接続部との距離である（後述の図３８参照）。
【００１８】
そして、本発明者の行った上記試作検討によれば、ワイヤ長が６ｍｍを超えるロングワイヤ品をＭＡＰ成形する場合、樹脂注入におけるワイヤ流れの発生を防ぐことが困難であることがわかった。
【００１９】
ここで、上記特許文献２に記載されているように、ワイヤに２〜３箇所の屈曲点を設けてワイヤの剛性を向上させるという方法はあるものの、本発明者の検討によれば、この従来方法では、ワイヤ長が６ｍｍを超えるロングワイヤでは、その効果は充分でないことが確認された。
【００２０】
また、図３８は、本発明者が試作したワイヤ長が６ｍｍを超えるロングワイヤを有する試作品において、ワイヤ４０のたわみを示す概略断面図である。図３８（ａ）に示されるように、ワイヤ長Ｌが６ｍｍを超えるロングワイヤでは、下方へのたわみが大きくなり、ワイヤ４０が素子設置部１０に接触してショートしやすくなる。
【００２１】
特に、上述したように、素子設置部の面積が大きく、かつＭＡＰ成形品のような大面積のフレームの場合、図３８（ｂ）に示されるように、ワイヤボンド時の加熱などにより、フレームの反りが発生する。すると、ワイヤ４０に図中の白抜き矢印に示されるような下向きの力が加わり、素子設置部１０とワイヤ４０とが接触しやすくなる。
【００２２】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、素子設置部に設置された半導体素子とその周囲の端子部とをワイヤボンディングにより形成されたワイヤで接続し、これらをモールド樹脂で封止してなる半導体装置において、ワイヤ長が６ｍｍ以上であっても、ワイヤ流れおよびワイヤの下方へのたわみを極力抑制し、ワイヤの短絡を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するため、本発明は、半導体素子（３０）の上方から見たときのワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部とワイヤ（４０）における端子部（２０）側の接続部との距離Ｌ、すなわちワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上のものについて、後述する図９、図１１および図１３に示されるような本発明者が行った実験結果を根拠とするものである。
【００２４】
すなわち、請求項１に記載の発明は、ワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部と端子部（２０）側の接続部との間に、当該ワイヤ（４０）を屈曲させた屈曲点（４１〜４４）を４箇所設け、これら４箇所の屈曲点（４１〜４４）を、半導体素子（３０）側の接続部から端子部（２０）側の接続部へ向けて第１の屈曲点（４１）、第２の屈曲点（４２）、第３の屈曲点（４３）、第４の屈曲点（４４）とし、上記のワイヤ長をＬとしたとき、半導体素子（３０）の上方から見たときのワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部と第２の屈曲点（４２）との距離（Ｌ２）、当該接続部と第３の屈曲点（４３）との距離（Ｌ３）、当該接続部と第４の屈曲点（４４）との距離（Ｌ４）を、それぞれ、０．２５Ｌ以上０．３５Ｌ以下、０．５Ｌ以上０．６Ｌ以下、０．８５Ｌ以上０．９５Ｌ以下としたことを特徴としている。
【００２５】
そして、本発明の半導体装置によれば、ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上であっても、ワイヤ流れおよびワイヤ（４０）の下方へのたわみを極力抑制し、ワイヤ（４０）の短絡を防止することができる。
【００２６】
ここで、請求項２に記載の発明のように、４箇所の屈曲点（４１〜４４）は、それぞれ素子設置部（１０）の一面（１１）の上方に向かってに凸となるように屈曲したものにできる（後述の図２参照）。
【００２７】
また、請求項３に記載の発明のように、素子設置部（１０）の一面（１１）を基準として、第４の屈曲点（４４）は、第３の屈曲点（４３）とワイヤ（４０）における端子部（２０）側の接続部とを結ぶ仮想直線（Ｋ１）よりも上方に位置することが好ましい（後述の図２等参照）。
【００２８】
第４の屈曲点（４４）は、ワイヤ（４０）のうち他の第１〜第３の屈曲点（４１〜４３）よりも、素子設置部（１０）の一面（１１）を基準として低い位置にあり、素子設置部（１０）に近くなりがちであるが、この第４の屈曲点（４４）を上記仮想直線（Ｋ１）よりも上方に位置させれば、第４の屈曲点（４４）と当該素子設置部（１０）との接触を防止するうえで好ましい。
【００２９】
さらに、この場合、請求項４に記載の発明のように、ワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部がワイヤボンディングにおける第１ボンディング部側であり、ワイヤ（４０）における端子部（２０）側の接続部がワイヤボンディングにおける第２ボンディング部側であると、第４の屈曲点（４４）が特に素子設置部（１０）に近くなりがちであるが、このような場合であっても、上記した仮想直線（Ｋ１）の構成を採用すれば、効果的である。
【００３０】
また、請求項５に記載の発明のように、ワイヤ（４０）における端子部（２０）側の接続部がワイヤボンディングにおける第１ボンディング部側であり、ワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部がワイヤボンディングにおける第２ボンディング部側であり、４箇所の屈曲点（４１〜４４）のうち第４の屈曲点（４４）における屈曲角度が最も小さい角度となっているものであってもよい（後述の図１８参照）。それによれば、ワイヤ（４０）と素子搭載部（１０）との接触を防止しやすい。
【００３１】
また、請求項５に記載の発明のように、ワイヤ（４０）は複数本、並列に配置されており、これら複数本のワイヤ（４０）が上記した４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するものであり、これら複数本のワイヤ（４０）において、個々のワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部同士が同一平面上に位置し、且つ、個々のワイヤ（４０）における端子部（２０）側の接続部同士が同一平面上に位置している場合には、さらに、個々のワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部から第１の屈曲点（４１）までの高さ（ｈｘ）が、複数本のワイヤ（４０）において隣り合うワイヤ同士で異なることが好ましい（後述の図２３、図２４参照）。
【００３２】
それによれば、隣り合うワイヤ（４０）同士にて第１の屈曲点（４１）の高さが異なるため、たとえワイヤ流れが生じたとしても、隣り合うワイヤ（４０）同士の接触を極力防止することができる。
【００３３】
また、請求項７に記載の発明のように、ワイヤ（４０）が複数本のものよりなる場合、これら複数本のワイヤ（４０）のうち、成型時の樹脂流れの最下流の位置にて成形されたモールド樹脂（５０）で封止されているワイヤが、４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するものであってもよい（後述の図３、図４等参照）。
【００３４】
上述したように、成型時の樹脂流れの最下流の位置にて成形されたモールド樹脂（５０）で封止されているワイヤ（４０）では、ワイヤ流れが生じやすいが、当該ワイヤ（４０）を上記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するものとすることにより、ワイヤ流れが防止される。
【００３５】
また、請求項８、請求項９に記載の発明のように、ワイヤ（４０）のうち半導体素子（３０）上にて最も高さの大きい部位と半導体素子（３０）との距離（Ｈ）は、１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下であるようにしてもよい。
【００３６】
このことは、実験的に見出したものであり、後述する図２６に示されるように、ワイヤ（４０）のループ高さに相当する当該距離（Ｈ）が１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下ならば、ワイヤ（４０）のループ高さを低くしてワイヤ流れによるショートを極力防止できる。
【００３７】
また、請求項１０に記載の発明のように、距離Ｌすなわち上記ワイヤ長Ｌは６ｍｍ以上であってもよい。ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上のワイヤ流れやワイヤのたわみが発生しやすいものに対しても、本発明は効果を奏する。
【００３８】
また、上記の特徴を有する半導体装置を製造する製造方法としては、請求項１１に記載の発明のように、半導体素子（３０）と端子部（２０）とをワイヤ（４０）にて接続する工程が、半導体素子（３０）および端子部（２０）のどちらか一方におけるワイヤ（４０）が接続される部位を第１ボンディング部とし、他方におけるワイヤ（４０）が接続される部位を第２ボンディング部として、ボンディングツール（４００）を用いたワイヤボンディングを行うものを採用することができる。
【００３９】
この場合、第１ボンディング部にワイヤ（４０）を接続し、次にボンディングツール（４００）を用いてワイヤ（４０）に曲げ加工を行うことで４箇所の屈曲点（４１〜４４）をそれぞれ形成した後、第２ボンディング部にワイヤ（４０）を接続する方法を採用することができる。
【００４０】
そして、ボンディングツール（４００）による４箇所の屈曲点（４１〜４４）の形成は、ボンディングツール（４００）を第１ボンディング部の上方に移動させながらワイヤ（４０）を引き出し、続いてボンディングツール（４００）を第２ボンディング部とは反対側に移動させてワイヤ（４０）を曲げるという動作を、４回繰り返し行うことにより、行うようにすればよい（後述の図５〜図７参照）。
【００４１】
それによれば、通常のワイヤボンディング装置を用いて上記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するワイヤ（４０）を形成することができる。
【００４２】
この製造方法の場合、本発明者の試作検討によれば、請求項１２に記載の発明のように、ボンディングツール（４００）の第１ボンディング部の上方への移動方向とボンディングツール（４００）の第２ボンディング部とは反対側への移動方向とのなす角度を、１００°とすれば、上記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を形成するのに好ましい。
【００４３】
また、この製造方法の場合、請求項１３に記載の発明のように、ワイヤ（４０）の先端部に放電処理によってボール（４０ａ）を形成し、このボール（４０ａ）を第１ボンディング部に接続するようにしたとき、ボール（４０ａ）の形成を、０℃以上室温の雰囲気温度以下で行うことが好ましい。
【００４４】
それによれば、ワイヤ（４０）においてボール（４０ａ）を含む再結晶領域（４０ｂ）を小さくして、第１ボンディング部からのワイヤ（４０）の立ち上がり高さを抑えることができる。その結果、ワイヤ（４０）のループ高さ（Ｈ）を低くでき、ワイヤ流れによるショートの防止に好ましい。
【００４５】
また、第２ボンディング部への接続の際、ボンディングツール（４００）に押さえつけられて、第２ボンディング部の近傍のワイヤ（４０）部分が、押さえつけられるツール（４００）の先端形状に沿って持ち上がる。このことは、ワイヤ（４０）のループ高さを高くすることになり、ワイヤ流れの抑制のためには好ましくない。
【００４６】
この持ち上がりの対策手段としては、請求項１４に記載の発明のように、４箇所の屈曲点（４１〜４４）を形成した後、ワイヤ（４０）を第２ボンディング部に接続する前に、ワイヤ（４０）のうち第４の屈曲点（４４）と第２ボンディング部へ接続される部位との中間部を、第２ボンディング部を構成する部材に押し当てるように、ボンディングツール（４００）により変形させ、その後、第２ボンディング部への接続を行うことが好ましい。
【００４７】
また、この持ち上がりの対策手段としては、請求項１５に記載の発明のように、ワイヤ（４０）を第２ボンディング部に接続した後に、ワイヤ（４０）のうち第４の屈曲点（４４）と第２ボンディング部へ接続された部位との中間部を、第２ボンディング部を構成する部材に押し当てるように、ボンディングツール（４００）により変形させるようにしてもよい。
【００４８】
さらには、この持ち上がりの対策手段としては、請求項１６に記載の発明のように、ボンディングツール（４００）として、ワイヤ（４０）が引き出される先端部のうちワイヤ（４０）からみて第１ボンディング部側に位置する部位の方が、第２ボンディング部側に位置する部位よりも、幅広なものを用いるようにしてもよい。
【００４９】
これらの各対策によれば、第２ボンディング部の近傍のワイヤ（４０）部分が、第２ボンディング部を構成する部材に押し当てられて持ち上がらないため、結果、ワイヤ（４０）のループ高さ（Ｈ）を低くでき、ワイヤ流れによるショートの抑制のためには好ましい形状となる。
【００５０】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１１〜１６に記載の製造方法において、モールド樹脂（５０）による封止工程に改良を加えたものである。
【００５１】
すなわち、請求項１７に記載の発明では、半導体素子（３０）と端子部（２０）とをワイヤ（４０）にて接続する工程を行った後、モールド樹脂（５０）による封止工程を行うものであり、モールド樹脂（５０）による封止前に比べて当該封止後にワイヤ（４０）が変位した距離ｄを距離Ｌで除して１００を乗じた値をワイヤ流れ率としたとき、モールド樹脂（５０）がゲル状態を維持している時間であるゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を示すグラフを予め求めておき、このグラフにおいてゲルタイムが短い方から長くなる方へ向かって並ぶ屈曲点のうち下に凸である２番目の屈曲点における当該ゲルタイムの値を設定値とし、封止工程では、モールド樹脂（５０）のゲルタイムを前記設定値とした状態で、モールド樹脂（５０）による封止を行うことを特徴とする。
【００５２】
それによれば、封止時におけるモールド樹脂（５０）の流動性を良好な状態に維持することができるため、モールド樹脂（５０）の流れによってワイヤ（４０）が押し流される力が弱くなり、ワイヤ流れを小さくでき、好ましい。
【００５３】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００５５】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る半導体装置１００の概略構成を示す図であり、（ａ）は同半導体装置１００の概略断面図、（ｂ）は（ａ）の上方からみた平面図である。なお、図１（ｂ）ではモールド樹脂５０を透過して、半導体装置１００におけるモールド樹脂５０内部の各部を示してある。
【００５６】
［半導体装置の全体構成等］
本実施形態の半導体装置１００は、大きくは、素子設置部としてのアイランド１０と、アイランド１０の一面としての上面１１側に設置された半導体素子３０と、アイランド１０の周囲に配置された端子部２０と、アイランド１０の上面１１側にて半導体素子３０と端子部２０とを接続するボンディングワイヤ４０と、アイランド１０の上面１１側にてこれら半導体素子３０、アイランド１０、端子部２０およびワイヤ４０を封止するモールド樹脂５０とを備えて構成されている。
【００５７】
本実施形態では、アイランド１０と端子部２０とは、後述する１枚のリードフレーム２００（後述の図３、図４参照）から分離形成されたものである。ここで、リードフレーム２００は、板厚０．１２５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のＣｕ系金属や鉄系金属などよりなる通常のリードフレーム材料からなる。
【００５８】
そして、このようなリードフレーム材料としての板材をプレスやエッチング加工することなどによりアイランド１０と端子部２０とのパターンを形成することによって、リードフレーム２００が形成されている。
【００５９】
なお、このリードフレーム２００においては、少なくともワイヤボンドする部位にＡｇめっきが施されていてもよい。あるいは、下からＮｉめっき／Ｐｄめっき／Ａｕめっきという所謂ＰＰＦであってもよい。ＰＰＦの場合、モールド樹脂５０との密着性を確保するために最下層のＮｉめっきを粗化してあってもよい。
【００６０】
本実施形態においては、図１（ｂ）に示されるように、アイランド１０は矩形板状のものであり、端子部２０は、アイランド１０の４辺の外周において複数本のものが配列されている。特に限定するものではないが、ここでは、個々の端子部２０は短冊板形状をなしている。
【００６１】
また、図１に示されるように、アイランド１０の一面としての上面１１側には、Ａｇペーストやはんだ、導電性接着剤などよりなるダイボンド材３１を介して半導体素子３０が搭載され、接着されている。この半導体素子３０は、特に限定するものではないが、シリコン半導体などの半導体基板を用いて半導体プロセスにより形成されたＩＣチップなどである。
【００６２】
そして、図１（ａ）において、半導体素子３０の上面と各端子部２０の上面とは、アイランド１０の上面１１と同一の方向に面している。そして、アイランド１０の上面１１側にて、これらの上面同士は、Ａｕ（金）やアルミニウムなどからなるボンディングワイヤ４０を介して結線されて互いに電気的に接続されている。
【００６３】
ここでは、ボンディングワイヤ４０は、ワイヤ径（つまり直径）が２５μｍ〜３０μｍであるＡｕワイヤである。そして、図１（ｂ）に示されるように、ボンディングワイヤ４０は複数本、並列に配置されている。
【００６４】
また、ボンディングワイヤ４０は、この種の半導体装置におけるワイヤと同様に、通常のワイヤボンディングにより形成されたものである。本実施形態では、ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部が、ワイヤボンディングにおける第１ボンディング部側の接続部であり、ワイヤ４０における端子部２０側の接続部が、ワイヤボンディングにおける第２ボンディング部側の接続部である。
【００６５】
それにより、ボンディングワイヤ４０は、当該ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と当該ワイヤ４０における端子部２０側の接続部との間の部位が、半導体素子３０よりも上方に突出するとともにアイランド１０の上面１１の上方に向かって凸となったループ形状をなしている。ここでは、ボンディングワイヤ４０は、半導体素子３０側の接続部から端子部２０側の接続部へ向かう途中部分までが、半導体素子３０よりも上方に突出している。
【００６６】
そして、モールド樹脂５０は、エポキシ樹脂などの通常のモールド材料を用いてトランスファーモールド法などにより形成されるものである。このモールド樹脂５０は、アイランド１０の上面１１側にてアイランド１０、端子部２０、半導体素子３０およびボンディングワイヤ４０を包み込むように封止している。
【００６７】
ここで、モールド樹脂５０は、半導体装置１００のパッケージ本体を区画形成するものであり、本実施形態では、通常のこの種の半導体装置と同様に、矩形板状をなすものである。
【００６８】
そして、図１（ａ）において、モールド樹脂５０の上面５１は、アイランド１０の上面１１上にて厚さを持って位置している。一方、アイランド１０における上面１１とは反対側の下面１２、および、端子部２０における上面とは反対側の下面が、モールド樹脂５０の下面５２から当該モールド樹脂５０の下面５２と略同一面上にて露出している。
【００６９】
そして、本実施形態の半導体装置１００では、これらモールド樹脂５０の下面５２から露出するアイランド１０の下面１２および端子部２０の下面が、プリント基板などの外部基材と、はんだ付けされるようになっている。
【００７０】
［ボンディングワイヤ構成等］
このような半導体装置１００において、本実施形態では、ボンディングワイヤ４０において、以下のような工夫を施している。図２は、本半導体装置１００におけるボンディングワイヤ４０の近傍部を拡大して示す概略断面図である。なお、図２ではモールド樹脂５０は省略してあり、この図２と同様、以下のボンディングワイヤ近傍部の拡大図においても、モールド樹脂５０が省略されている場合がある。
【００７１】
図２において、半導体素子３０の上方から見たときのボンディングワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部とボンディングワイヤ４０における端子部２０側の接続部との距離Ｌを、ワイヤ長Ｌとする。そして、本実施形態では、このワイヤ長Ｌは６ｍｍ以上である。
【００７２】
なお、この種の半導体装置において、これらボンディングワイヤ４０における各接続部は領域を持つものであるが、細かく言うならば、このワイヤ長Ｌは、ワイヤ４０と半導体素子３０とが接触している領域の中心と、ワイヤ４０と端子部２０とが接触している領域の中心との間の距離である。
【００７３】
そして、図２に示されるように、本実施形態のボンディングワイヤ４０は、ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と端子部２０側の接続部との間に、当該ワイヤ４０を屈曲させた部分である屈曲点４１、４２、４３、４４が４箇所設けられている。
【００７４】
ここで、これら４箇所の屈曲点４１〜４４は、半導体素子３０側の接続部から端子部２０側の接続部へ向けて、順次、第１の屈曲点４１、第２の屈曲点４２、第３の屈曲点４３、第４の屈曲点４４とする。
【００７５】
また、本実施形態では、これら４箇所の屈曲点４１〜４４は、それぞれ素子設置部であるアイランド１０の上面１１の上方（つまり、図２の上方）に向かってに凸となるように屈曲したものである。つまり、これら４箇所の屈曲点４１〜４４は、アイランド１０の上面１１から離れる方向に凸となるように屈曲している。
【００７６】
そして、半導体素子３０側の接続部に最も近い第１の屈曲点４１の屈曲角度が、最も小さい角度であり、略９０°程度である。また、その他の第２の屈曲点４２、第３の屈曲点４３および第４の屈曲点４４の屈曲角度は、いずれも、第１の屈曲点の屈曲角度よりも大きく１８０°未満である。
【００７７】
また、図２に示されるように、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と第２の屈曲点４２との距離Ｌ２を、第２の屈曲点距離Ｌ２とし、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と第３の屈曲点４３との距離Ｌ３を、第３の屈曲点距離Ｌ３とし、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と第４の屈曲点４４との距離Ｌ４を、第４の屈曲点距離Ｌ４とする。
【００７８】
このとき、本実施形態では、第２の屈曲点距離Ｌ２は、（０．２５〜０．３５）×Ｌ、すなわち０．２５Ｌ以上０．３５Ｌ以下であり、第３の屈曲点距離Ｌ３は、（０．５〜０．６）×Ｌ、すなわち０．５Ｌ以上０．６Ｌ以下であり、第４の屈曲点距離Ｌ４は、（０．８５〜０．９５）×Ｌ、すなわち０．８５Ｌ以上０．９５Ｌ以下である。
【００７９】
なお、第１の屈曲点４１は、ほぼ半導体素子３０側の接続部の直上に位置しているため、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と第１の屈曲点４１との距離は、略０である。ただし、第１の屈曲点４１については、多少、端子部２０側の接続部の方へずれて位置していてもよい。
【００８０】
また、図２においては、第３の屈曲点４３とボンディングワイヤ４０における端子部２０側の接続部とを結ぶ仮想直線Ｋ１が、一点鎖線Ｋ１にて示されている。そして、本実施形態のボンディングワイヤ４０においては、アイランド１０の上面１１を基準、すなわち０地点として、ワイヤ４０の第４の屈曲点４４は、当該仮想直線Ｋ１よりも、アイランド１０の上面１１から離れるように上方（つまり図２中の上方）に位置している。
【００８１】
［半導体装置の製造方法等］
次に、本実施形態の半導体装置１００の製造方法について、図３、図４を参照して述べる。図３は、本製造方法の樹脂封止工程に用いる金型３００にワークを設置した状態を示す概略平面図であり、図４は、本製造方法の樹脂封止工程に用いるもう一つの金型３００’にワークを設置した状態を示す概略平面図である。
【００８２】
なお、これら図３および図４に示される金型３００、３００’はゲート３０４の位置が異なるものであり、どちらの場合も、以下に示されるような製造方法により、半導体装置１００が製造される。
【００８３】
まず、図３、図４に示されるような上記リードフレーム２００を用意する。ここで、リードフレーム２００は、上記した半導体装置１００の１個分に相当するアイランド１０および端子部２０が、複数個（図３、図４では８個）の単位で一体に連結されたもので、いわゆる多連のリードフレームである。
【００８４】
このリードフレーム２００におけるアイランド１０の上面１１に、半導体素子３０を、ダイボンド材３１を介して搭載する。さらに、各半導体素子３０とリードフレーム２００の端子部２０との間でワイヤボンディングを行い、当該間をボンディングワイヤ４０により結線する。
【００８５】
ここで、図５、図６、図７は、半導体素子３０と端子部２０とをワイヤ４０にて接続する工程、すなわち、ワイヤボンディング工程を順次示す工程図である。本実施形態のワイヤボンディング工程は、ボンディングツール４００を用いたワイヤボンディングを行うものであり、半導体素子３０に対して１次ボンディングを行い、端子部２０に対して２次ボンディングを行うものである。
【００８６】
このボンディングツール４００は、一般的なワイヤボンディング装置に備えられているものであり、ボンディングワイヤ４０を引き出しながら、移動およびワイヤ接続を行えるものである。
【００８７】
本実施形態のワイヤボンディング工程では、図５〜図７に示されるように、第１ボンディングと第２ボンディングとの間に、ボンディングツール４００を用いて４箇所の屈曲点４１〜４４をそれぞれ形成するものである。ここで、図５〜図７中の一点鎖線は、このボンディングツール４００の軌跡である。
【００８８】
なお、この屈曲点４１〜４４は、後述するモールド樹脂５０の成型時において樹脂流れの最下流の位置にて成形されたモールド樹脂５０で封止されるワイヤ４０、すなわちエアベント側ワイヤ４０について、少なくとも形成すればよい。
【００８９】
このエアベント側ワイヤ４０は、上記図３、図４において、太い破線Ｒにて囲まれた部分のワイヤ４０である。これは、後述するように、４箇所の屈曲点４１〜４４の形成が、１つには、ワイヤ４０の流れを防止するためのものであることによる。
【００９０】
つまり、ワークにおけるボンディングワイヤ４０のうち上記エアベント側ワイヤ４０についてのみ、屈曲点４１〜４４を形成してもよい。しかし、本実施形態では、上記図３、図４に示されるワークのすべてのボンディングワイヤ４０について、４箇所の屈曲点４１〜４４の形成を行う。
【００９１】
このボンディングツール４００による４箇所の屈曲点４１〜４４の形成について、具体的に述べる。本ワイヤボンディング工程では、半導体素子３０におけるワイヤ４０が接続される部位を第１ボンディング部とし、端子部２０におけるワイヤ４０が接続される部位を第２ボンディング部としている。
【００９２】
まず、図５（ａ）に示されるように、１次ボンディングを行う。つまり、半導体素子３０における第１ボンディング部に、ボールボンディングによってワイヤ４０を接続する。本実施形態においては、第１ボンディング部とワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部とは、実質的に同じ位置となる。
【００９３】
次に、図５（ｂ）に示されるように、ボンディングツール４００の引き上げを行う。この引き上げは、ボンディングツール４００を、第１ボンディング部の上方に移動させながらワイヤ４０を引き出す、という動作である。ここでは、この引き上げにおいては、第１ボンディング部から、たとえば１００μｍ〜２５０μｍの位置まで、ボンディングツール４００を引き上げる。
【００９４】
続いて、図５（ｃ）に示されるように、リバースモーションを行う。このリバースモーションは、ボンディングツール４００を、第２ボンディング部すなわち端子部２０とは反対側に移動させてボンディングワイヤ４０を曲げる、という動作である。
【００９５】
このとき、上記図５（ｂ）に示されるボンディングツール４００の第１ボンディング部の上方への移動方向と、図５（ｃ）に示されるボンディングツール４００の第２ボンディング部とは反対側への移動方向とでは、これら両移動方向のなす角度θ（図５（ｃ）参照）、つまり、リバースモーション角度θは１００°である。こうして、第１の屈曲点４１が形成される。
【００９６】
次に、図５（ｄ）に示されるように、第１の屈曲点４１からボンディングツール４００の引き上げを行う。ここでは、第１回目の引き上げ位置から上記第２の屈曲点距離Ｌ２（０．２５Ｌ〜０．３５Ｌ）の分の高さまで、ボンディングツール４００を引き上げ、それにより、第２の屈曲点４２を形成すべき位置までワイヤ４０を引き出す。
【００９７】
続いて、図６（ａ）に示されるように、第２の屈曲点４２を形成するためのリバースモーションを、リバースモーション角度θが１００°にて行う。こうして、第２の屈曲点４２が形成される。
【００９８】
次に、図６（ｂ）に示されるように、第２の屈曲点４２からボンディングツール４００の引き上げを行う。ここでは、第１回目の引き上げ位置から上記第３の屈曲点距離Ｌ３（０．５Ｌ〜０．６Ｌ）の分の高さ、ボンディングツール４００を引き上げ、それにより、第３の屈曲点４３を形成すべき位置までワイヤ４０を引き出す。
【００９９】
続いて、図６（ｃ）に示されるように、第３の屈曲点４３を形成するためのリバースモーションを、リバースモーション角度θが１００°にて行う。こうして、第３の屈曲点４３が形成される。
【０１００】
次に、図６（ｄ）に示されるように、第３の屈曲点４３からボンディングツール４００の引き上げを行う。ここでは、第１回目の引き上げ位置から上記第４の屈曲点距離Ｌ４（０．８５５Ｌ〜０．９５Ｌ）の分の高さまで、ボンディングツール４００を引き上げ、それにより、第４の屈曲点４４を形成すべき位置までワイヤ４０を引き出す。
【０１０１】
続いて、図７（ａ）に示されるように、第４の屈曲点４４を形成するためのリバースモーションを、リバースモーション角度θが１００°にて行う。こうして、第４の屈曲点４４が形成される。
【０１０２】
その後、図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、ボンディングツール４００を右斜め上方向に引き上げ、続いて、端子部２０上に２次ボンディングを行う。つまり、端子部２０における第２ボンディング部にワイヤ４０を接続する。本実施形態においては、第２ボンディング部とワイヤ４０における端子部２０側の接続部とは実質的に同じ位置となる。こうして、１本のワイヤ４０の接続が終了する。
【０１０３】
なお、上記の各リバースモーション動作により、ボンディングワイヤ４０に曲げ加工がなされ各屈曲点４１〜４４が形成されるが、これら各屈曲点４１〜４４の最終的なできあがりの状態の角度は、２次ボンディングの終了により規定される。
【０１０４】
このように、本実施形態のワイヤボンディングでは、半導体素子３０にワイヤ４０を接続した後、ボンディングツール４００を用いて、上記ワイヤ４０の引き出しおよびリバースモーションという一連の動作を、４回繰り返し行って４箇所の屈曲点４１〜４４をそれぞれ形成し、その後、端子部２０にワイヤ４０を接続するようにしている。
【０１０５】
ここで、上記ワイヤボンディングの例では、リバースモーション角度θを１００°としたが、この角度によって、適切に４箇所の屈曲点４１〜４４が形成できることは、本発明者の検討により確認済みである。しかしながら、リバースモーション角度θは１００°のみに限定されるものではない。
【０１０６】
こうして、ボンディングワイヤ４０を接続した後、上記図３に示される金型３００または上記図４に示される金型３００’を用いて、モールド樹脂５０の成型、すなわち樹脂封止工程を行う。
【０１０７】
まず、上記金型３００または３００’のキャビティ３０１に対して、ワイヤボンディングがなされたワークをセットする。たとえば、ワークは、アイランド１０の下面１２となるリードフレーム２００の面側を図示しない粘着シートを介して、金型３００または３００’に貼り付けられる。
【０１０８】
この金型３００、３００’は、通常のＭＡＰ成形に用いられるものと同様のものであり、樹脂溜まりであるポット３０２と、ポット３０２からキャビティ３０１までの樹脂の導入通路であるランナー３０３と、ランナー３０３からキャビティ３０１への樹脂注入口であるゲート３０４と、キャビティ３０１内から余分な樹脂を排出する出口であるエアベント３０５とを備えている。
【０１０９】
そして、この金型３００、３００’においては、モールド樹脂５０は、タブレット状の樹脂としてポット３０２に投入された後、溶融したモールド樹脂５０がランナー３０３を通り、ゲート３０４からキャビティ３０１に注入される。そして、キャビティ３０１に注入されたモールド樹脂５０は、キャビティ３０１内を充填しながら流れ、エアベント３０５から排出される。
【０１１０】
こうして、アイランド１０の上面１１側の各部はモールド樹脂５０にて封止される。一方、リードフレーム２００のアイランド１０の下面１２側には、上記粘着テープが貼り付いているため、上記したアイランド１０の下面１２および端子部２０の下面は、モールド樹脂５０で封止されず、モールド樹脂５０の下面５２から露出する。
【０１１１】
こうして、樹脂封止工程を終えた後、モールド樹脂５０で封止されたワークを金型３００または３００’から取り出し、切断機で個片の半導体装置１００にするためダイシングして切り出す。
【０１１２】
具体的には、各半導体装置の単位間を連結するリードフレーム２００の端子部２０をモールド樹脂５０とともに切断する。そして、上記粘着テープを剥がす。こうして、本実施形態の半導体装置１００ができあがる。
【０１１３】
ここで、図３、図４に示した各金型３００、３００’におけるキャビティ３０１のサイズは例えば、４０ｍｍ×６５ｍｍ程度とかなりの大型であり、個片にした後のサイズすなわち各半導体装置１００の平面サイズは１４ｍｍ×１７ｍｍ程度である。
【０１１４】
［ワイヤにおける屈曲点の根拠等］
ところで、本実施形態では、上述したように、ボンディングワイヤ４０に４箇所の屈曲点４１〜４４を設け、第２〜第４の屈曲点４２〜４４の位置を、上記屈曲点距離Ｌ２〜Ｌ４として所定の範囲に規定している。この根拠について述べる。
【０１１５】
図８は、従来のこの種の半導体装置として本発明者が試作した比較例としての半導体装置を示す概略断面図であり、（ａ）は屈曲点４１を１箇所設けた通常のワイヤ４０、（ｂ）は屈曲点４１、４２を２箇所設けたワイヤ４０である。
【０１１６】
この図８に示されるようなループ形状のワイヤ４０であれば、上記した半導体素子上流速Ｖ１と素子設置部上流速Ｖ２（上記図３６参照）との差によるモールド樹脂５０の流れの不均一が原因となって、上記図３７に示されるように、合流地点でのワイヤ流れが発生し、ショートが発生してしまう。
【０１１７】
特に、成型時の樹脂流れの最下流に位置する部位、すなわち、エアベント３０５に近い側の半導体素子３０の部分は、モールド樹脂５０がポット３０２から流れ始めて時間が経っている部分であり、樹脂の硬化が進み粘度が高い状態となっている。そのため、エアベント側ワイヤ４０が余計に流れやすい。
【０１１８】
ここで、ワイヤ長Ｌ１が２〜５ｍｍ程度と短ければ多少の流れの不均一があってもワイヤ変形量が少なくて済むのでよいのであるが、本実施形態のものはワイヤ長Ｌ１が６ｍｍ以上のロングループワイヤ品を対象としているので、ちょっとした樹脂の流れの不均一がショート不良に直結する。
【０１１９】
この対策として、エアベント側ワイヤ４０の剛性を上げるために、エアベント側ワイヤ４０のみ、たとえばＣｕなどの剛性の高いワイヤ材に変更したり、線径を太くしたりすることが考えられる。しかし、いずれも、ワイヤボンディング装置が２台必要となりコストアップとなる。
【０１２０】
そこで、本発明者は、ボンディングワイヤ４０に屈曲点を設けることで、上記の樹脂流れに耐性を持つようにワイヤ４０に剛性を付与することを考えた。そして、その屈曲点数および屈曲位置を適切に設定しないとその効力を発揮しないことが実験検討の結果、判明した。この実験結果について、以下に説明する。
【０１２１】
図９は、ボンディングワイヤ４０において半導体素子３０側の接続部と端子部２０側の接続部との間に形成した屈曲点の数とワイヤ流れ率（単位：％）との関係を調査した結果を示す図である。
【０１２２】
ここで、ワイヤ流れ率を測定したワイヤ４０は、上記エアベント側ワイヤ４０であり、そのワイヤ長Ｌは６．８ｍｍ、ワイヤ材はＡｕ、ワイヤ径はφ３０μｍである。また、ワイヤ流れ率の定義は、図１０にて、（ｄ１／Ｌ）×１００として示される。つまり、図１０に示されるように、樹脂流れによるワイヤ４０の変位ｄ１をワイヤ長Ｌで除して１００を乗じたものが、ワイヤ流れ率である。
【０１２３】
図９に示される結果をみると、屈曲点数を増やすに従ってワイヤ流れ率が小さくなっており、４点にすると、ワイヤショートの発生を回避できる目標値である５％を、ばらつきも含めて達成できることがわかった。なお、屈曲点が２点、３点のものは、上記従来特許文献２などにあるような従来のものに相当し、ワイヤ流れ率が大きく、ワイヤショートが発生しやすくなっている。このことから、本実施形態では、屈曲点４１〜４４を４箇所とした。
【０１２４】
また、図１１は、第２の屈曲点４２、第３の屈曲点４３の位置設定の根拠を示す図であり、ワイヤ４０内の位置（ｘ／Ｌ）とワイヤ流れによって変化するワイヤ間ギャップＧ（単位：μｍ）との関係を調査した結果を示す図である。
【０１２５】
ここで、図１２は、ワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）（単位：％）およびワイヤ間ギャップＧ（実測値、単位：μｍ）の定義を示す図である。ワイヤ内の位置は、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と任意の位置との距離ｘを、ワイヤ長Ｌで除して１００を乗じたものであり、ワイヤ間ギャップＧは、このワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）での隣接するワイヤ４０同士の距離Ｇである。
【０１２６】
この図１１において、ワイヤ間ギャップＧを測定したワイヤ４０は、２本の上記エアベント側ワイヤ４０であり、ワイヤ長Ｌは６．５ｍｍ、ワイヤ材はＡｕ、ワイヤ径はφ３０μｍである。
【０１２７】
図１１に示される結果から、ワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）が２５％〜３５％で、ワイヤ間ギャップＧが狭くなりはじめ、その状態が、ワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）が５０％〜６０％まで継続していることがわかる。
【０１２８】
つまり、この部分が、ボンディングワイヤ４０の全長の中で最も隣のワイヤ４０と接近しやすいことを示しており、それはすなわち、この部分の剛性を上げることでワイヤ４０の変形を抑えるという効果が最大限に発揮されることを意味していることにほかならない。このことから、本実施形態では、第２の屈曲点距離Ｌ２、第３の屈曲点距離Ｌ３をそれぞれ、０．２５Ｌ以上０．３５Ｌ以下、０．５Ｌ以上０．６Ｌ以下とした。
【０１２９】
次に、図１３は、第４の屈曲点４４の位置設定の根拠を示す図であり、第４の屈曲点４４の位置（単位：％）と第４の屈曲点４４が下方向にたわんだ量ｄ２（単位：μｍ）との関係を調査した結果を示す図である。第４の屈曲点４４の位置は、上記図１２の（ｘ／Ｌ）と同様であり、ワイヤ長Ｌに対する割合で表される。
【０１３０】
ここで、当該たわんだ量ｄは、図１４に示されるように、第３の屈曲点４３とワイヤ４０における端子部２０側の接続部とを結ぶ上記仮想直線Ｋ１に対して、第４の屈曲点４４が上下にずれた量ｄ２を表す。この場合、仮想直線Ｋ１よりもアイランド１０の上面１１側すなわち下方側にずれた場合は、量ｄ２はプラスであり、反対側にずれた場合は、量ｄ２はマイナスである。
【０１３１】
つまり、上記たわんだ量ｄ２がプラスの値になることは、ワイヤ４０にたわみが発生していることを表している。そして、上述したようなワイヤボンド時の加熱でフレームの反りが発生し、アイランド１０とワイヤ４０が接触してしまうという不具合を回避するためには、当該たわんだ量ｄ２はマイナスの値でなければならない。
【０１３２】
図１３に示されるように、本発明者の実験によると、第４の屈曲点４４の位置が端子部２０との接続部側に近づくほど、上記たわんだ量ｄ２の値はマイナスに近づいている。そして、第４の屈曲点４４の位置が８５％まで、すなわち第４の屈曲点距離Ｌ４が０．８５Ｌまで行くと、マイナスの領域になることがわかった。
【０１３３】
つまり、第４の屈曲点４４は、ボンディングワイヤ４０のうち他の第１〜第３の屈曲点４１〜４３よりも、アイランド１０の上面１１を基準として低い位置にあり、当該第４の屈曲点４４はアイランド１０に近くなりがちであるが、その位置を０．８５Ｌ以上とすれば、ワイヤ４０のたわみによるアイランド１０への接触が極力防止され、短絡を抑制できることがわかった。
【０１３４】
なお、ワイヤボンディング装置上の制約により、第４の屈曲点４４の位置は、９５％以上には設定できない。このことから、本実施形態では、第４の屈曲点距離Ｌ４を０．８５Ｌ以上０．９５Ｌ以下とした。
【０１３５】
ここで、図１５は、この第４の屈曲点４４の位置を規定したことによる具体的な効果を示す図である。図１５（ａ）に示されるように、第４の屈曲点４４を設けることにより、上記仮想直線Ｋ１よりも上方向にループが形成されている。
【０１３６】
この場合、図１５（ｂ）中の白抜き矢印Ｙに示されるように、ワイヤボンド時の加熱によって、リードフレームに反りが発生した場合に、ボンディングワイヤ４０に上向きの力が発生し、当該力はアイランド１０から遠ざかるように作用する。このことによって、ワイヤ４０がアイランド１０に接触することを、未然に防止できる。
【０１３７】
以上が、本実施形態の半導体装置１００において、ボンディングワイヤ４０に対して屈曲点４１〜４４を４点設け、その屈曲点４１〜４４の位置を、上述の各屈曲点距離Ｌ１〜Ｌ４の範囲に設定することの根拠である。つまり、本実施形態は、上記した鋭意検討の結果、単にワイヤ４０に４箇所の屈曲点４１〜４４を設けるだけでなく、各屈曲点の位置をワイヤ長Ｌとの関係で規定したものである。
【０１３８】
そして、本実施形態によれば、このような４箇所の屈曲点４１〜４４を有する構成とすることによって、ワイヤ変形に対する耐性が最大限に高まり、ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上の構成においても、モールド樹脂注入時のワイヤ流れによるショート不良を未然に防止し、ワイヤ４０がアイランド１１に接触することを極力防止できる。
【０１３９】
なお、本実施形態のボンディングワイヤ４０における各屈曲点４１〜４４は、上述したように、ボンディングツール４００を用いた曲げによって、ワイヤボンディング工程中に形成したが、ワイヤボンディング後に、別途治具を用いてワイヤ４０を屈曲させることにより形成してもよい。
【０１４０】
また、本実施形態においては、半導体素子３０の厚さを極力薄くすることが好ましい。通常の半導体素子３０の厚さは０．４ｍｍ程度であるが、これを例えば半分の０．２ｍｍにすればボンディングワイヤ４０の高さが０．２ｍｍほど低くなるので、成型時のモールド樹脂５０の流れに対するワイヤ変形量がより一層小さくなる。
【０１４１】
（第２実施形態）
図１６は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、当該半導体装置におけるボンディングワイヤ４０の近傍部を拡大して示す概略断面図である。ここで、図１６中、（ａ）は本実施形態の第１の例、（ｂ）は本実施形態の第２の例を示す。
【０１４２】
本実施形態の半導体装置では、上記第１実施形態のものにおいて、４箇所の各屈曲点４１〜４４をただ単に折り曲げるだけではなくて、凸状（図１６（ａ）参照）、または、凹状（図１６（ｂ）参照）に癖をつけたところが相違するものである。このような凸状または凹状の癖は、ワイヤボンディング工程後に治具などを用いて、ワイヤ４０を変形させることにより作製できる。
【０１４３】
こうすることによって、本実施形態においては、上記第１実施形態と同様の効果が発揮されることに加え、各屈曲点４１〜４４がより強固になり、ボンディングワイヤ４０の剛性すなわちワイヤ変形に対する耐性が高まる。
【０１４４】
（第３実施形態）
図１７は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、当該半導体装置におけるボンディングワイヤ４０の近傍部を拡大して示す概略断面図である。
【０１４５】
上記第１実施形態では、４箇所の屈曲点４１〜４４は、それぞれアイランド１０の上面１１の上方に向かってに凸となるように屈曲したものであった。それに対して、本実施形態では、図１７に示されるように、４箇所の屈曲点４１〜４４を、それぞれアイランド１０の上面１１と平行な方向に沿って屈曲させたものとしている。
【０１４６】
このような本実施形態の屈曲点４１〜４４は、上記第１実施形態と同様に、ボンディングツール４００による曲げにより形成してもよいし、ワイヤボンディング後に別途曲げ加工を行うことで形成してもよい。
【０１４７】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上であっても、ワイヤ流れおよびワイヤ４０の下方へのたわみを極力抑制し、ワイヤ４０の短絡を防止することができる。また、本実施形態では、第１実施形態に比べて、ワイヤ高さを低くすることができるので、樹脂の流れに対するワイヤ変形量を、よりいっそう小さくできることが期待される。
【０１４８】
（第４実施形態）
図１８は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、当該半導体装置におけるボンディングワイヤ４０の近傍部を拡大して示す概略断面図である。
【０１４９】
上記第１実施形態では、ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部が第１ボンディング部側の接続部であり、ワイヤ４０における端子部２０側の接続部が第２ボンディング部側の接続部であった。
【０１５０】
しかし、上記第１実施形態の上記図５等に示したようなボンディングツール４００を用いたワイヤボンディング方法では、端子部２０側の接続部を第１ボンディング部側、半導体素子３０側の接続部を第２ボンディング部側として、ワイヤボンディングを行うことも、もちろん可能である。
【０１５１】
そこで、本実施形態の半導体装置では、図１８に示されるように、ボンディングワイヤ４０における端子部２０側を第１ボンディング部とし、ボンディングワイヤ４０における半導体素子３０側を第２ボンディング部としている。
【０１５２】
このボンディングワイヤ４０は、たとえば、上記図５〜図７に示されるワイヤボンディング方法において、端子部２０にワイヤ４０を１次ボンディングした後、ボンディングツール４００を用いて、上記ワイヤ４０の引き出しおよびリバースモーションという一連の動作を、４回繰り返し行って４箇所の屈曲点４１〜４４をそれぞれ形成し、その後、半導体素子３０にワイヤ４０を２次ボンディングすることにより形成される。
【０１５３】
この場合、図１８に示されるように、４箇所の屈曲点４１〜４４のうち第１ボンディング部である端子部２０側の接続部に最も近い第４の屈曲点４４における屈曲角度が最も小さいものとなる。ただし、各屈曲点４１〜４４の位置は、上記第１実施形態と同様であることはもちろんである。
【０１５４】
本実施形態によっても、ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上であっても、ワイヤ流れおよびワイヤ４０の下方へのたわみを極力抑制し、ワイヤ４０の短絡を防止することができる。また、本実施形態によれば、上記図１３に示した第４の屈曲点４４が下方向にたわんだ量ｄ２（を、より確実にマイナス値にすることができる。さらに、ワイヤ高さをより低くできるので、樹脂の流れに対するワイヤ変形量がよりいっそう小さくなる。
【０１５５】
（第５実施形態）
図１９は、本発明の第５実施形態に係る半導体装置の要部を示す図であり、また、図２０は、本第５実施形態に係る半導体装置の要部のもう一つの例を示す図である。これら図１９、図２０は、本実施形態の製造方法において樹脂封止工程に用いる金型３００にワークを設置した状態を示す概略平面図である。
【０１５６】
上記第１実施形態では、素子設置部であるアイランド１０の上面１１上に、半導体素子３０が１個搭載されていたのみであった。それに対して、本実施形態のように、１個のアイランド１０の上面１１上に２個もしくは３個以上の半導体素子３０を平面的に配列した状態で、搭載したもの、いわゆるマルチチップの構成であってもよい。
【０１５７】
図１９に示される例では、２個の半導体素子３０を、成型時のモールド樹脂５０の流れ方向に沿って配列しており、図２０に示される例では、２個の半導体素子３０を、当該樹脂流れの方向とは直交する方向に配列している。
【０１５８】
本実施形態においても、半導体装置において、ボンディングワイヤ４０を上記した４箇所の屈曲点４１〜４４を有するものとすることにより、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１５９】
また、本実施形態においても、図１９および図２０に示されるワークのすべてのボンディングワイヤ４０について４箇所の屈曲点の形成を行ってもよいが、図１９および図２０にて太い破線にて囲まれた部分のエアベント側ワイヤ４０についてのみ、４箇所の屈曲点を形成してもよい。
【０１６０】
なお、本実施形態においては、１個のアイランド１０の上面１１上に３個以上の半導体素子３０が搭載されていてもよい。そして、この場合、複数個の半導体素子３０の配列方向は、図１９のようにすべて樹脂流れ方向に平行なものでもよいし、図２０のようにすべて樹脂流れと直交方向でもよいし、さらには、当該樹脂流れ方向に対してランダムな配列であってもよい。
【０１６１】
また、ワークのすべてのボンディングワイヤ４０について４箇所の屈曲点４１〜４４を形成する場合、半導体装置におけるすべてのワイヤ４０について当該屈曲点による剛性向上の効果が期待されるが、上記ボンディングツールによる屈曲点の形成を行った場合、通常のワイヤボンディング工程よりも時間がかかる。
【０１６２】
それに比べて、エアベント側ワイヤ４０についてのみ４箇所の屈曲点４１〜４４を形成するようにすれば、それ以外のワイヤ４０は通常のワイヤボンディング工程で済むことになることから、ワイヤボンディング工程の工程時間の短縮が可能となり、コストダウンなどの点で有利である。
【０１６３】
（第６実施形態）
図２１は、本発明の第６実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、当該半導体装置におけるボンディングワイヤ４０の近傍部を拡大して示す概略断面図である。ここで、図２１中、（ａ）は本実施形態の第１の例、（ｂ）は本実施形態の第２の例を示す。
【０１６４】
上記第１実施形態では、素子設置部であるアイランド１０の上面１１上に、半導体素子３０が１個搭載されていたのみであった。それに対して、本実施形態のように、１個のアイランド１０の上面１１上に２個もしくは３個以上の半導体素子３０を積層した状態で、搭載したもの、いわゆるスタックチップの構成であってもよい。
【０１６５】
図２１（ａ）に示される例では、スペーサ３２を介して３個の半導体素子３０を積層し、半導体素子３０側を第１ボンディング部、端子部２０側を第２ボンディング部として、ワイヤボンディングを行っている。また、図２１（ｂ）に示される例では、端子部２０側を第１ボンディング部、半導体素子３０側を第２ボンディング部として、ワイヤボンディングを行っている。
【０１６６】
これら本実施形態の半導体装置によっても、上記第１実施形態と同様に、各半導体素子３０におけるボンディングワイヤ４０について、上記した屈曲点の効果が発揮され、ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上であっても、ワイヤ流れおよびワイヤ４０の下方へのたわみを極力抑制し、ワイヤ４０の短絡を防止することができる。
【０１６７】
なお、図２１では、３個の半導体素子３０とスペーサ３２より構成された例を示しているが、これに限定するものではなく、２個の半導体素子３０でもよいし、４個以上の半導体素子３０を積層したものであってもよい。さらには、スペーサ３２は必要に応じてあってもなくてもよい。
【０１６８】
（第７実施形態）
図２２は、上記第１実施形態における図２中のＡ−Ａ一点鎖線に沿った概略断面図である。図２２に示されるように、上記４個の屈曲点４１〜４４を有するボンディングワイヤ４０は、複数本、並列に配置されている。
【０１６９】
そして、この図２２および上記図２に示されるように、これら複数本のボンディングワイヤ４０において、個々のワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部は、同一の半導体素子３０の上面に接続されている。
【０１７０】
つまり、個々のワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部同士は同一平面上に位置している。また、各端子部２０の上面も同一平面に位置しているため、個々のワイヤ４０における端子部２０側の接続部同士も同一平面上に位置している。
【０１７１】
ここで、図２２に示される例では、各ボンディングワイヤ４０について、同じ高さに第１の屈曲点４１を形成することにより、上記図２に示されるように、複数のボンディングワイヤ４０は実質的に同じループ形状となり、側方からみて互いのワイヤ４０が重なり合ったものとなる。
【０１７２】
このように複数のワイヤ４０が重なっている場合、上記第１実施形態に述べたように、上記屈曲点４１〜４４の形成によってワイヤ流れが抑制されてはいるものの、その抑制力を超える力が働いた場合にはワイヤショートの可能性がある。そこで、本発明の第７実施形態では、そのような抑制力を超える力が働いたとしても、ワイヤショートの可能性を極少にするワイヤ構成を提供するものである。
【０１７３】
図２３は、本発明の第７実施形態に係る半導体装置における要部を示す図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【０１７４】
図２３に示されるように、本実施形態の半導体装置では、個々のボンディングワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部から第１の屈曲点４１までの高さｈｘが、複数本のボンディングワイヤ４０において隣り合うワイヤ同士で異なっている。
【０１７５】
このように高さｈｘを変えることにより、図２３（ｂ）に示されるように、側方から見て、隣り合うワイヤ４０同士が一致せず、ずれた状態となる。そのため、ワイヤ流れが生じても、上記図２２のような隣り合うワイヤ４０同士が同じ形状となっている場合に比べて、隣り合うワイヤ４０同士が接触しにくくなる。
【０１７６】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果が期待できることに加えて、隣り合うボンディングワイヤ４０同士にて第１の屈曲点４１の高さｈｘが異なるため、樹脂成型時に、たとえワイヤ流れが生じたとしても、隣り合うワイヤ４０同士の接触を極力防止することができる。
【０１７７】
このように、隣り合うワイヤ４０同士で半導体素子３０側の接続部から第１の屈曲点４１までの高さｈｘを異ならせることは、たとえば、上記したボンディングツール４００を用いた方法において曲げ位置を変えれば容易に実現できる。また、ワイヤボンディング後に、別途治具を用いてワイヤ４０を屈曲させる方法でも、容易に実現可能であることは、もちろんである。
【０１７８】
また、図２３に示される例では、半導体素子３０の側面から複数の第１の屈曲点４１を横方向に見た場合に、その第１の屈曲点４１の配置が千鳥状になっているが、各第１の屈曲点４１の高さを異ならせた配置形態としては、これに限定されるものではない。図２４は、本実施形態において、各第１の屈曲点４１の高さを異ならせた配置形態の種々の例を示す概略断面図である。
【０１７９】
図２４（ａ）、（ｂ）に示される例では、半導体素子３０の側面から複数の第１の屈曲点４１を横方向に見た場合に、その第１の屈曲点４１の配置が、所定の場所を最高（もしくは最低）点として他が暫時低く（もしくは高く）なっている。また、図２４（ｃ）に示される例では、各第１の屈曲点４１の高さが規則性を有しておらず、ランダムなものとなっている。
【０１８０】
ここで、上記図２３および図２４に示した各例において、特に限定するものではないが、具体的な数値の例を挙げておく。たとえば、上記図２３に示される例では、複数の屈曲点１のそれぞれの高さｈｘは、２００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、１５０μｍ、・・・・・とする。
【０１８１】
また、上記図２４（ａ）、（ｂ）に示される例では、複数の屈曲点１のそれぞれの高さｈｘは、１８０μｍ、１９０μｍ、２００μｍ、２００μｍ、１９０、μｍ、１８０μｍ、１７０μｍ、・・・としたり、または、２００μｍ、１９０μｍ、１８０μｍ、１７０μｍ、１６０μｍ、１７０μｍ、１８０μｍ、１９０μｍ、・・・・とする。
【０１８２】
また、上記図２４（ｃ）に示される例では、複数の屈曲点１のそれぞれの高さｈｘは、２１０μｍ、１９０μｍ、２００μｍ、１５０μｍ、１７０μｍ、１５０μｍ、１８０μｍ、・・・・とする。
【０１８３】
また、本実施形態は、上述のように、各ワイヤ４０の物理的高さを異ならせることでワイヤショートを極力発生させないようにするものであり、上記した各実施形態と組み合わせて用いても、何ら問題はない。
【０１８４】
（第８実施形態）
図２５は、本発明の第８実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。
【０１８５】
ここで、ワイヤ４０のうち半導体素子３０上にて最も高さの大きい部位と半導体素子３０との距離をＨとする。ワイヤ４０は、アイランド１０の上面１１の上方に向かって凸となったループ形状をなしており、この距離Ｈは、半導体素子３０の上面からワイヤ４０のループ頂部までの高さ、すなわち、ワイヤ４０のループ高さＨに相当する。
【０１８６】
上記各実施形態では、ワイヤ４０における第１ボンディング部および第２ボンディング部の接続方式が通常のワイヤボンディング方式であるため、ワイヤ４０のループ高さＨは、ある程度の大きさ（たとえば１８０〜３００μｍ程度）になる。
【０１８７】
モールド樹脂５０によってワイヤ流れ（つまり、ワイヤの横倒れ）が生じる力が働いた場合、上記した屈曲点４１〜４４の効果によってワイヤ流れは抑制されているものの、ワイヤ４０のループ高さＨが大きいと横方向の曲がりが大きく、ワイヤショートの危険が増える。
【０１８８】
そこで、本実施形態においては、ワイヤ４０のループ高さＨを、ある程度まで低くすることによって、ワイヤ流れが発生したとしても、ワイヤ４０のショートの可能性を小さくしようとするものである。すなわち、本実施形態の半導体装置では、ワイヤ４０のうち半導体素子３０上にて最も高さの大きい部位と半導体素子３０との距離Ｈを、１００μｍ以下としている。
【０１８９】
これは、図２６に示されるような、本発明者が行った実験検討の結果に基づくものである。図２６は、ループ高さＨとワイヤ流れ率との関係を調査した結果を示す図であり、図２６においては、横軸にループ高さ（単位：μｍ）、縦軸にワイヤ流れ率（単位：％）を示す。
【０１９０】
このワイヤ流れの測定は、同一長、同一径のＡｕワイヤにおいてループ高さＨを変えたものについて、上記第１実施形態における図９に示した実験と同様にして行ったものである。ここでも、ワイヤ流れ率は、上記図１０と同様に、（ｄ１／Ｌ）×１００として示される。
【０１９１】
この図２６に示されるように、ワイヤ４０のループ高さＨが１００μｍを境にして、急激にワイヤ流れ率が減少していることがわかる。また、ある程度以上低くしても、ワイヤ流れ率は下がらず飽和傾向にあり極小であるといえる。また、この図２６に示される結果に基づけば、ループ高さＨを８０μｍ以下にすれば、確実にワイヤ流れ率を小さくできることがわかる。
【０１９２】
本実施形態は、上述のように、ワイヤ４０のループ高さＨを１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下に限定することでワイヤショートを極力発生させないようにするものであり、上記した各実施形態と組み合わせて用いても、何ら問題はない。
【０１９３】
次に、このようにワイヤ４０のループ高さＨを１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下に低くするのに適したワイヤボンディング方法について、以下の第９〜第１２実施形態にて、具体的に述べる。
【０１９４】
（第９実施形態）
図２７は、半導体素子３０側に１次ボンディングを行い、端子部２０側に２次ボンディングを行うときの従来の一般的なワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。
【０１９５】
この１次ボンディングは、図２７（ａ）に示されるように、放電用の電極４１０を用いて、ボンディングツール４００の先端部から突出するワイヤ４０の先端部と電極４１０との間に放電を起こし、ワイヤ４０の先端部を当該放電によって溶融させ、ボール４０ａを形成する。その後、図２７（ｂ）に示されるように、ワイヤ４０におけるボール４０ａを第１ボンディング部である半導体素子３０に接続する。
【０１９６】
ここで、放電時には、ボール４０ａおよびボール４０ａから延びるワイヤ４０の部分が、図２７中の点ハッチングに示されるように、再結晶する。以下、この部分をワイヤ４０の再結晶部４０ｂという。
【０１９７】
この再結晶部４０ｂは、剛直な部分であるため、そのままボール４０ａを１次ボンディングすると、図２７（ｂ）に示されるように、再結晶部４０ｂは、第１ボンディング部から垂直に立ち上がった形状となる。
【０１９８】
通常、この再結晶部４０ｂの長さＭ１、すなわち再結晶長さＭ１は８０〜１８０μｍ程度であり、それによって、ワイヤ４０における第１ボンディング部からの立ち上がり高さＭ２、すなわち第１ボンディング部から第１の屈曲点４１までの高さＭ２は、１８０〜３００μｍと高いものになる。このことは、当該立ち上がり高さＭ２が、上記ループ高さに相当する場合には、そのままループ高さが、このような範囲の高さとなることを意味するものである。
【０１９９】
上述したように、上記屈曲点の効果によってワイヤ流れは抑制されるものの、ワイヤ４０のループ高さが大きいとワイヤショートの危険が増える。
【０２００】
そこで、ループ高さを、上記第８実施形態に示したように低くするには、上記放電によるボール４０ａの形成時に形成される再結晶部４０ｂの領域を、小さくし、上記再結晶領域長さＭ１、ひいては上記立ち上がり長さＭ２を低くしてやればよいと考えた。
【０２０１】
本発明の第９実施形態の製造方法では、ワイヤボンディング工程において、そのような効果を狙ったものである。図２８は、本実施形態のワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。
【０２０２】
ここで、半導体素子３０側に１次ボンディングを行い、端子部２０側に２次ボンディングを行うものとしている。なお、本実施形態の製造方法においては、この１次ボンディング工程以外の工程は、上記した実施形態と同様である。
【０２０３】
図２８（ａ）に示されるように、本ワイヤボンディング工程では、放電によるボール４０ａの形成を、内部が０℃以上室温以下、具体的には、０℃以上２０℃以下に冷却された雰囲気となっているガラスチューブ４２０の中で行う。つまり、放電用の電極４１０をガラスチューブ４２０内に設置して、放電を行う。
【０２０４】
具体的には、ガラスチューブ４２０の内部に、アルゴンや窒素などの不活性ガスを充填し、たとえばチューブ４２０を、ドライアイスなどの冷媒で冷却して、内部温度を０℃以上２０℃以下とする。それにより、放電により形成される再結晶部４０ｂの領域を、従来よりも小さくすることができる。
【０２０５】
その後、本実施形態では、図２８（ｂ）に示されるように、ボンディングツール４００によってボール４０ａを、半導体素子３０に１次ボンディングする。このとき、ワイヤ４０においてボール４０ａを含む再結晶領域４０ｂが、従来よりも小さいので、第１ボンディング部からのワイヤ４０の立ち上がり高さＭ２を抑えることができる。
【０２０６】
たとえば、本実施形態によれば、再結晶長さＭ１は３０〜８０μｍ程度であり、それによって、ワイヤ４０における立ち上がり高さＭ２は、１００μｍ以下に低くできる。その結果、本実施形態によれば、ワイヤ４０のループ高さを低くでき、ワイヤ流れによるショートの防止に好ましい構成を実現できる。なお、ガラスチューブ４２０内の温度は再結晶領域長さＭ１を確認しながら、調整する。
【０２０７】
（第１０実施形態）
図２９は、本発明の第１０実施形態に係る製造方法のうちのワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。ここで、半導体素子３０側に１次ボンディングを行い、端子部２０側に２次ボンディングを行うものとしており、この１次ボンディング工程以外の製造工程は、上記実施形態と同様である。
【０２０８】
本実施形態のワイヤボンディング方法においても、上記第９実施形態と同様に、ボール４０ａの形成を、０℃以上室温以下で行うことで、上記放電によるボール４０ａの形成時に形成される再結晶部４０ｂの領域を、小さくする効果を狙ったものである。本実施形態では、その冷却方法が異なるものである。
【０２０９】
すなわち、図２９に示されるように、本実施形態では、ワイヤ４０の先端部に放電処理によってボール４０ａを形成するときに、図示しないノズルなどから冷却ガス４３０をボール４０ａに当てながら、当該放電を行う。これにより、ボール４０ａの形成は、たとえば１０℃以上２０℃以下の雰囲気温度で行われることになる。
【０２１０】
本実施形態によっても、上記再結晶長さを短くして、上記立ち上がり高さを低くできるため、ワイヤ４０のループ高さを低くでき、ワイヤ流れによるショートの防止に好ましい構成を実現できる。なお、冷却ガス４３０としては、アルゴンや窒素などの不活性ガスが望ましく、その温度や種類は再結晶領域長さを確認しながら、調整する。
【０２１１】
（第１１実施形態）
図３０は、本発明の第１１実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。ここで、図３０には、１本のワイヤ４０について実線と破線との２種類の状態が示されている。
【０２１２】
上記各実施形態では、図３０中の破線で示される４箇所の屈曲部４１〜４４を有するワイヤ４０が形成されるが、本実施形態の半導体装置では、ワイヤ４０は、実線に示されるように４箇所の屈曲部４１〜４４を有するとともに、第４の屈曲点４４と第２ボンディング部である端子部２０への接続部との中間部が、端子部２０に押しつけられた形状となっている。
【０２１３】
これは、上記各実施形態では、ワイヤ４０における第２ボンディング部の接続方式が通常のワイヤボンディング方式であることによる。図３１は、端子部２０側に２次ボンディングを行うときの従来の一般的なワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。
【０２１４】
図３１に示されるように、従来方式の２次ボンディングでは、第２ボンディング部である端子部２０へのワイヤ４０の接続の際、ワイヤ４０がボンディングツール４００に押さえつけられて、第２ボンディング部の近傍のワイヤ４０部分が、ツール４００の先端形状に沿って持ち上がる。このことは、ワイヤ４０の上記ループ高さを高くすることにつながり、ワイヤ流れによるショートの抑制のためには好ましくない。
【０２１５】
そこで、本実施形態では、この第２ボンディング部近傍のワイヤ４０部分の持ち上がりを抑制するような２次ボンディング方法を提供する。図３２は、本実施形態のワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。
【０２１６】
ここで、上記半導体素子３０側に１次ボンディングを行い、端子部２０側に２次ボンディングを行うものとしている。なお、本実施形態の製造方法では、この２次ボンディング工程以外は、上記実施形態と同様のものにできる。
【０２１７】
すなわち、本実施形態の２次ボンディングでは、４箇所の屈曲点４１〜４４を形成した後、ワイヤ４０を第２ボンディング部である端子部２０に接続する前に、図３２中の破線のボンディングツール４００に示されるように、ワイヤ４０のうち第４の屈曲点４４と端子部２０へ接続される部位との中間部を、第２ボンディング部を構成する部材としての端子部２０に押し当てるように、ツール４００により変形させる。
【０２１８】
その後は、図３２中の実線のボンディングツール４００に示されるように、ツール４００からワイヤ４０を引き出し、端子部２０へワイヤ４０を接続する。これにより、上記図３０にて実線で示されるワイヤ４０が形成される。つまり、ワイヤ４０は、当該ワイヤ４０のうちの２次ボンディング部およびその近傍部が、第２ボンディング部である端子部２０に接した形となる。
【０２１９】
ここで、ボンディングツール４００によるワイヤ４０の端子部２０への押しつけは、端子部２０へワイヤ４０を接続した後に行ってもよい。
【０２２０】
すなわち、図３２中の実線のツール４００に示されるように、ワイヤ４０を端子部２０に接続した後に、図３２中の破線のツール４００に示されるように、ワイヤ４０のうち第４の屈曲点４４と端子部２０へ接続部された部位との中間部を、端子部３０に押し当てるように、ボンディングツール４００により変形させる。
【０２２１】
この場合も、上記図３０にて実線で示されるワイヤ４０が形成される。そして、これら本実施形態の２次ボンディング方法によれば、第２ボンディング部である端子部２０の近傍のワイヤ４０部分が、端子部２０に押し当てられ持ち上りが抑制された形状が、できあがる。そのため、結果として、ワイヤ４０のループ高さを低くでき、ワイヤ流れによるショートの抑制のためには好ましい形状となる。
【０２２２】
（第１２実施形態）
図３３は、本発明の第１１実施形態に係るワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。本実施形態も２次ボンディングにおいて、上記した第２ボンディング部近傍のワイヤ４０部分の持ち上がりを抑制するものであり、そのために、本実施形態では、ボンディングツール４００を変更したものである。
【０２２３】
図３３に示されるように、本実施形態では、ボンディングツール４００として、ワイヤ４０が引き出される先端部のうちワイヤ４０からみて第１ボンディング部（ここでは半導体素子３０）側に位置する部位の方が、第２ボンディング部（ここでは端子部２０）側に位置する部位よりも、幅広なものを用いる。
【０２２４】
それによれば、第２ボンディング部である端子部２０の近傍のワイヤ４０部分は、上記幅広な部分にて、端子部２０に押しつけられ、広い部分で持ち上がらない形状となる。そのため、結果として、ワイヤ４０のループ高さを低くでき、ワイヤ流れによるショートの抑制のためには好ましい形状となる。
【０２２５】
なお、上記第９実施形態または第１０実施形態の１次ボンディング方法と、上記第１１実施形態または第１２実施形態の２次ボンディング方法とを組合せて、両方行うものであってもよい。
【０２２６】
たとえば、上記放電によるボール形成を冷却して１次ボンディングを行い、各屈曲点４１〜４４を形成した後、上記ボンディングツール４００による押さえを伴う２次ボンディングを行って、ワイヤ４０の接続を完了するようにしてもよい。また、上記第１２実施形態に示されるツール４００を用いて、上記第９実施形態〜上記第１１実施形態を行ってもよい。
【０２２７】
また、上記第９〜第１２実施形態では、ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部が第１ボンディング部側の接続部であり、ワイヤ４０における端子部２０側の接続部が第２ボンディング部側の接続部であったが、上記第９〜第１２実施形態においても、これとは、逆に、端子部２０側の接続部を第１ボンディング部側、半導体素子３０側の接続部を第２ボンディング部側としてワイヤボンディングを行うことも可能である。
【０２２８】
（第１３実施形態）
上述したように、上記実施形態における半導体装置は、ＱＦＮ（クワッドフラット−ノンリードパッケージ）をＭＡＰ成型（一括モールド封止）したものであり、そのキャビティサイズは４０ｍｍ×６５ｍｍ〜６０ｍｍ×６８ｍｍと大型である。
【０２２９】
そのため、モールド樹脂５０の注入の下流側すなわちエアベント側にて、モールド樹脂５０の増粘が始まり、その部分のワイヤ４０が流れやすい。上記実施形態では、ワイヤループ形状の改善でその対策を取っているが、本実施形態では、さらに、キャビティに注入するモールド樹脂５０の硬化物性を改良することで、ワイヤ流れ防止に好ましい方法を提供する。
【０２３０】
封止に用いるモールド樹脂は、通常熱硬化タイプのエポキシ樹脂をベースにしているため、モールド金型の熱を受けてタブレット状の固形状態から徐々に溶融し液状となり、ある一定時間が経過すると硬化反応により粘度上昇がはじまり、やがて固体となる。その溶融状態の長さを表す指標が「ゲルタイム」である。
【０２３１】
このゲルタイムは、モールド樹脂が溶融して低粘度化してから粘度が上昇するまでの時間、すなわち、モールド樹脂がゲル状態を維持している時間である。
【０２３２】
図３４は、本発明の第１３実施形態において、モールド樹脂の流動性を表す指標であるゲルタイムを横軸にとり、ワイヤ流れ率を縦軸にとり、これらゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を模式的に示すグラフである。
【０２３３】
ここで、ワイヤ流れ率は、モールド樹脂５０による封止前に比べてモールド樹脂５０による封止後にワイヤ４０が変位した距離ｄを、上記ワイヤ長Ｌで除して１００を乗じた値、すなわち、上記図１０にて述べたように、樹脂流れによるワイヤ４０の変位ｄ１をワイヤ長Ｌで除して１００を乗じた（ｄ１／Ｌ）×１００として示される値（単位：％）である。
【０２３４】
ゲルタイムが短いということは、それだけモールド樹脂が早く固体になるということであり、モールド樹脂の流動性が悪いことを意味する。一方、ゲルタイムが長いということは、それだけモールド樹脂が固体になりにくいということであり、モールド樹脂の流動性が良いことを意味する。
【０２３５】
ここで、図３４に示されるように、ゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を示すグラフにおいて、ゲルタイムが短い方から長くなる方へ向かって２個の屈曲点（つまり、変曲点）Ｐ１、Ｐ２が並んでおり、そのうちの２番目の屈曲点Ｐ２は、下に凸となった屈曲点Ｐ２である。
【０２３６】
そして、本実施形態では、半導体素子３０と端子部２０とをワイヤ４０にて接続する工程を行った後、モールド樹脂５０による封止工程を行うが、このとき、２番目の屈曲点Ｐ２におけるゲルタイムの値を設定値とし、当該封止工程では、モールド樹脂５０のゲルタイムを当該設定値とした状態で、モールド樹脂５０による封止を行う。
【０２３７】
これは、粘度が高いなどの理由からモールド樹脂の流動性が悪いと、ワイヤを押し倒す力が大きいことに由来しており、全キャビティに渡って、モールド樹脂の流動性が良好な（つまり、粘度の低い）状態をキープできれば、キャビティ内のいずれのワイヤもその流れを抑制できるものである。
【０２３８】
図３４に示されるように、上記２個の屈曲点のうち１番目の屈曲点Ｐ１までの状態、すなわち、モールド樹脂の流動性が悪い状態であると、ワイヤが流れやすく、ワイヤ流れ率は高い状態となる。そして、ゲルタイムが、ある範囲すなわち１番目の屈曲点Ｐ１を超えると、急激にワイヤ流れ率が低減し、さらに２番目の屈曲点Ｐ２を超えると、安定した低いワイヤ流れ率となる。
【０２３９】
これは、図３４のグラフにおける２個の屈曲点Ｐ１とＰ２との間にて、ワイヤが押し流されるモールド樹脂の抵抗に閾値があることを示している。ここで、２番目の屈曲点Ｐ２よりも高い側にゲルタイムを設定してもよいが、封止工程の工数やコストなどの面より、できるだけゲルタイムは短いほうがよいので、ゲルタイムを２番目の屈曲点Ｐ１における値に設定する。
【０２４０】
さらに言うならば、ゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を示すグラフにおいては、ゲルタイムの増加につれてワイヤ流れ率が急激に減少する部分が存在する。そして、本実施形態では、この部分の始まりである上に凸となった１番目の屈曲点Ｐ１と、当該部分の終わりである下に凸となった２番目の屈曲点Ｐ２とのうち、２番目の屈曲点Ｐ２をゲルタイムの設定値とするものである。
【０２４１】
このように、本実施形態では、上記各実施形態における製造方法において、ゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を示すグラフを予め求めておき、このグラフにおいてゲルタイムが短い方から長くなる方へ向かって並ぶ屈曲点Ｐ１、Ｐ２のうち下に凸である２番目の屈曲点Ｐ２における当該ゲルタイムの値を設定値とし、モールド樹脂５０による封止工程では、モールド樹脂５０のゲルタイムを当該設定値とした状態で、当該モールド樹脂５０による封止を行う。
【０２４２】
それによれば、封止時におけるモールド樹脂５０の流動性を良好な状態に維持することができるため、モールド樹脂５０の流れによってワイヤ４０が押し流される力が弱くなり、ワイヤ流れを小さくできる。その結果、樹脂流れによるワイヤ４０の短絡を極力防止できる。
【０２４３】
次に、本実施形態における封止工程の一具体例を述べる。図３５は、ゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を実験的に求めたグラフであり、横軸にゲルタイム（単位：秒）、縦軸にワイヤ流れ率（単位：％）を示している。
【０２４４】
ここで、モールド樹脂のゲルタイムは、以下にのべるような一般的な測定方法で求めた。装置および器具としては、次のようなものを用いた。ゲルタイム試験機として日新科学（株）のＧＴ−Ｄ、表面温度計として安立計器（株）のＨＬ−３００等を用意し、さらに、木製取手が付いたステンレス製のパレットナイフ（幅２ｃｍ、厚さ約１ｍｍ、長さ１０ｃｍ）、ストップウォッチ（たとえば０．２秒の目盛のもの）、計量スプーン（摺り切りで容量１ｃｍ3を計量できるもの）を用意した。
【０２４５】
試料については、モールド樹脂のパウダーを１ｃｍ3とした。また、試験条件については、ゲルタイム試験機における熱板の温度を、モールド樹脂の硬化温度である１８０±３．０℃とした。
【０２４６】
具体的な測定方法は、まず、あらかじめゲルタイム試験機のスイッチを入れておき、表面温度計で、熱板の温度が１８０℃±３．０℃であることを確認する。次に、試料を指定のスプ−ン（１ｃｍ3）にて計量する。
【０２４７】
次に、パレットナイフのステンレスヘラの先端を熱板の表面に密着させ、６０秒以上加熱し、当該ナイフの先端部が１８０℃±３．０℃であることを確認する。そして、計量した上記試料を熱板の中央部に載せる。それと同時にストップウォッチをスタ−トさせ、手早くステンレス製ヘラで試料を上から軽く押さえる。
【０２４８】
次に、パレットナイフのステンレスヘラの先端部で試料を直径約３〜４ｃｍの円状になるように広げる。その後約２秒／周の速度で拡がることのないようにヘラを押しつけながら、円を描くように試料を練り合わせる。ここで、練り始めは軽く、終りごろは試料に粘りが出るので強く練るようにする。ここでは、練る方向は特に限定するものではないが、右回りに練る。
【０２４９】
この操作を続け、試料が硬化して試料に「ねばり」がなくなる時を終点とし、ストップウォッチを止める。測定はＮ＝２の平均値を単位（秒）で示し、試験結果とする。これにより、１回のゲルタイムの測定が終了する。
【０２５０】
そして、この測定によってゲルタイムの異なるモールド樹脂を作製した。モールド樹脂中に含まれる硬化触媒量を変えることにより、ゲルタイムを変えることができる。そして、異なるゲルタイムを有するモールド樹脂について、封止工程を行い、ワイヤ流れ率を測定し、図３５の結果を得た。
【０２５１】
なお、この時の、キャビティサイズは６０ｍｍ×６８ｍｍ、成形温度は１８０℃、注入時間は１５秒、注入圧力は９ＭＰａとした。また、ワイヤ流れ率は、エアベントに最も近いワイヤ、すなわち、成型時の樹脂流れの最下流に位置するワイヤのものとした。
【０２５２】
そして、図３５では、各ゲルタイムのモールド樹脂についてワイヤ流れ率を複数回測定した値をプロットし、各ゲルタイムにおけるワイヤ流れ率の平均を採り、これらを結ぶことによりグラフ曲線を作成している。
【０２５３】
図３５によると、ゲルタイムが４１秒を超えたところで、急激にワイヤ流れ率が減少していることがわかる。そして、ある程度以上ゲルタイムを長くしても、ワイヤ流れ率は下がらず飽和傾向にあり、上記２番目の屈曲点Ｐ２以上の領域では、実質的に極小であるといえる。
【０２５４】
つまり、この図３５に示されるグラフの例では、上記２番目の屈曲点Ｐ２における設定値は４１秒であり、ゲルタイムが設定値である４１秒に調整されたモールド樹脂を用いて封止工程を行うものである。
【０２５５】
ここで、モールド樹脂のゲルタイムを長くする方法は、モールド樹脂中に含まれる硬化触媒量を減らすことで実現できる。このことは、モールド樹脂におけるその他の基礎物性（たとえば熱膨張係数、弾性率等）が変化することがないので、他への悪影響を防止できるという利点がある。
【０２５６】
なお、上記図３５の例では、キャビティの長さ、すなわち上記ゲートから上記エアベントまでの距離は６０ｍｍであるが、例えば、その半分の３０ｍｍであれば、ゲルタイムは２０．５秒でよい。また、キャビティの長さが６０ｍｍのままであっても、たとえば、ゲートをキャビティの長さ方向の端ではなく中央に位置させれば、ゲルタイムは２０．５秒でよい。
【０２５７】
ゲルタイムを長くする方法として別案を示す。金型は、通常、温度は一定（１８０℃前後）であるが、これを、モールド樹脂の注入の開始時では、比較的高温にし、キャビティの半分くらいまで樹脂が到達したときに温度を瞬時に下げ、そして、モールド樹脂の最終充填が終わったときに温度を上げる、という一連の動作を行なうことで、ゲルタイムを長くすることができる。
【０２５８】
これは、モールド樹脂は温度によって最低溶融粘度とゲルタイムが変化することを利用したものである。温度が高いと最低溶融粘度が低くなり、ゲルタイムが短くなる。逆に温度が低いと最低溶融粘度が高くなりゲルタイムが長くなる。
【０２５９】
この特性を利用し、注入開始時は、金型の温度を１８５℃程度に高く設定し溶融粘度を小さくしてワイヤの抵抗を小さくする。樹脂がキャビティの途中にあるときには、金型の温度を１５０℃程度まで下げて、この低い溶融粘度を長い時間保持する。充填終了時は硬化を促進させるために再度温度を１８５℃程度まで昇温する。
【０２６０】
このような金型の温度制御は、たとえば金型に通電式ヒータや冷却装置を設け、これらによって金型を冷却・加熱することにより行うことも可能であるが、たとえば、金型を透明な石英ガラス等にして、ハロゲンランプ等の光源を熱源として用いれば、瞬時に金型温度を上げ下げすることが容易になる。
【０２６１】
なお、本実施形態の製造方法は、上記したように、半導体素子３０と端子部２０とをワイヤ４０にて接続する工程を行った後、封止工程を行うときに適用されるものであるが、本実施形態は、上記した各実施形態に示した製造方法における封止工程に適用が可能である。
【０２６２】
つまり、封止工程の前に、上記各実施形態に示した製造方法の要領で、半導体素子３０の搭載およびワイヤ４０の接続を行い、そのワイヤ４０について上記したものと同様に、ゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を示すグラフを求めておく。そうすれば、このグラフに基づいて、上記した各実施形態の製造方法において本実施形態の封止工程を行うことができ、本実施形態の効果を発揮することができる。
【０２６３】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、４箇所の屈曲点４１〜４４は、それぞれアイランド１０の上面１１の上方に向かってに凸となるように屈曲したものであった。ここで、ボンディングワイヤ４０全体として、アイランド１０の上面１１の上方に向かって凸となるループ形状が確保できるならば、第１〜第４の屈曲点４１〜４４の一部は、下向きに屈曲したもの、すなわち、アイランド１０の上面１０に向かう方向に凸となるように屈曲したものであってもよい。
【０２６４】
また、素子設置部としては、リードフレームのアイランド１０でなく、リードフレームにかしめられたヒートシンクであってもよい。つまり、素子設置部と端子部とが同一のリードフレームから形成されたものではなく、別体のものから形成されていてもよい。この場合、ヒートシンクの周囲に、リードフレームの端子部が配置された形となる。また、上記各実施形態は、上記した範囲以外にも、可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の上視平面図である。
【図２】上記図１に示される半導体装置におけるボンディングワイヤを拡大して示す概略断面図である。
【図３】上記第１実施形態に係る樹脂封止工程に用いる金型にワークを設置した状態を示す概略平面図である。
【図４】上記第１実施形態に係る樹脂封止工程に用いるもう一つの金型にワークを設置した状態を示す概略平面図である。
【図５】上記第１実施形態に係るワイヤボンディング工程を示す工程図である。
【図６】図５に続くワイヤボンディング工程の工程図である。
【図７】図６に続くワイヤボンディング工程の工程図である。
【図８】本発明者が試作した比較例としての半導体装置を示す概略断面図である。
【図９】屈曲点数とワイヤ流れ率との関係を調査した結果を示す図である。
【図１０】ワイヤ流れ率の定義を示す図である。
【図１１】ワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）とワイヤ間ギャップＧとの関係を調査した結果を示す図である。
【図１２】ワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）とワイヤ間ギャップＧの定義を示す図である。
【図１３】第４の屈曲点の位置とボンディングワイヤのたわんだ量ｄ２との関係を調査した結果を示す図である。
【図１４】ボンディングワイヤのたわんだ量ｄ２の定義を示す図である。
【図１５】第４の屈曲点による具体的な効果を示す図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、（ａ）は第１の例、（ｂ）は第２の例を示す。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。
【図１９】本発明の第５実施形態に係る半導体装置の要部を示す概略平面図である。
【図２０】上記第５実施形態に係る半導体装置の要部のもう一つの例を示す概略平面図である。
【図２１】本発明の第６実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、（ａ）は第１の例、（ｂ）は第２の例を示す。
【図２２】上記図２中のＡ−Ａ概略断面図である。
【図２３】本発明の第７実施形態に係る半導体装置における要部を示す図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図２４】上記第７実施形態において各第１の屈曲点の高さを異ならせた配置形態の種々の例を示す概略断面図である。
【図２５】本発明の第８実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。
【図２６】上記第８実施形態においてループ高さＨとワイヤ流れ率との関係を調査した結果を示す図である。
【図２７】従来の一般的なワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。
【図２８】本発明の第９実施形態に係るワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。
【図２９】本発明の第１０実施形態に係るワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。
【図３０】本発明の第１１実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。
【図３１】従来の一般的なワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。
【図３２】本発明の第１１実施形態に係るワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。
【図３３】本発明の第１２実施形態に係るワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。
【図３４】本発明の第１３実施形態においてゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を模式的に示すグラフである。
【図３５】第１３実施形態においてゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を実験的に求めたグラフである。
【図３６】従来のＭＡＰ成形技術を用いて本発明者が試作した半導体装置における樹脂封止工程を示す概略平面図である。
【図３７】ワイヤ流れの発生の様子を示す概略平面図である。
【図３８】本発明者が試作した試作品においてワイヤのたわみを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０２６６】
１０ 素子設置部としてのアイランド
１１ アイランドの上面
２０ 端子部
３０ 半導体素子
４０ ボンディングワイヤ
４０ａ ボール
４１ 第１の屈曲点
４２ 第２の屈曲点
４３ 第３の屈曲点
４４ 第４の屈曲点
５０ モールド樹脂
４００ ボンディングツール
ｄ 樹脂流れによるワイヤの変位
Ｌ ワイヤ長
Ｌ２ 第２の屈曲点距離
Ｌ３ 第３の屈曲点距離
Ｌ４ 第４の屈曲点距離
Ｋ１ 第３の屈曲点とワイヤおける端子部側の接続部とを結ぶ仮想直線
ｈｘ ワイヤにおける半導体素子側の接続部から第１の屈曲点までの高さ
Ｈ ワイヤのうち半導体素子上にて最も高さの大きい部位と半導体素子との距離としてのループ高さ
θ リバースモーション角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子設置部に設置された半導体素子とその周囲に位置する端子部とをワイヤボンディングにより形成されたワイヤで接続し、これらをモールド樹脂で封止してなる半導体装置、および、そのような半導体装置の製造方法に関し、たとえばエンジンＥＣＵなどの車載電子製品に搭載される半導体装置などに適用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の半導体装置としては、たとえば素子設置部および端子部を有するリードフレームを用い、半導体素子を素子設置部の一面上に搭載し、この半導体素子と素子設置部周囲の端子部とをボンディングワイヤで接続し、さらに、素子設置部の一面側にて、半導体素子、素子設置部、端子部、およびボンディングワイヤをモールド樹脂にて封止してなるものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような半導体装置としては、具体的にＱＦＮ（クワッド−フラット−ノンリード−パッケージ）などがある。ここで、ワイヤは、ワイヤボンディングにて形成されるため、ワイヤにおける半導体素子側の接続部と端子部側の接続部との間の部位が、半導体素子よりも上方に突出するとともに素子設置部の一面の上方に向かって凸となったループ形状をなすものである。
【０００４】
そして、このような半導体装置は、複数の半導体素子を同一フレームの素子設置部上にマトリクス状に搭載して、一つのキャビティ内にて一括してモールド樹脂で封止した後に、ダイシングして個々の半導体装置を得る、といういわゆるＭＡＰ成形技術を用いて製造される。これは１フレーム当たりの取り数の増加、モールド金型の共用といったコスト面での大きなメリットを持つものである。
【０００５】
また、従来では、このモールド樹脂の成形工程において、金型内の樹脂の流れによるワイヤ流れを防止するために、ワイヤに２〜３箇所の屈曲点を設けてワイヤの剛性を向上させるという技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−５８２４６号公報
【特許文献２】特開平１１−１４５１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ＭＡＰ成形による成形品は、キャビティサイズが非常に大きいためモールド樹脂の注入時におけるワイヤ流れが問題となる。この問題について、本発明者は、従来のＭＡＰ成形技術を用いて試作を行い、具体的な検討を行った。
【０００７】
図３６は、本発明者が試作した半導体装置における樹脂封止工程を示す概略平面図である。図３６に示されるように、リードフレームの素子設置部１０の一面１１側に半導体素子３０が設置され、素子設置部１０の一面１１側にて半導体素子３０と端子部２０とがワイヤ４０によって接続されている。
【０００８】
このようなワークを、金型３００のキャビティ３０１に設置し、ゲート３０４からモールド樹脂５０をキャビティ３０１内に注入する。それによって、素子設置部１０の一面１１側にて、半導体素子３０、素子設置部１０、端子部２０およびワイヤ４０を、モールド樹脂５０により封止する。
【０００９】
ここで、このモールド樹脂５０の注入中にモールド樹脂５０の硬化が進み粘度が高くなってしまうために、キャビティ３０１内を流れてくるモールド樹脂５０によって、ワイヤ４０が押し流されるという現象が発生する。
【００１０】
図３６に示されるように、半導体素子３０上を流れるモールド樹脂５０の流速（半導体素子上流速）Ｖ１と、素子設置部１０の一面１１のうち半導体素子３０と端子部２０との間に位置する部位上を流れるモールド樹脂５０の流速（素子設置部上流速）Ｖ２とでは、素子設置部上流速Ｖ２の方が速い。
【００１１】
これは、キャビティ３０１内において、半導体素子３０上の部分は、半導体素子３０の厚さの分だけ、モールド樹脂５０の流れる断面積が、半導体素子３０以外の素子設置部１０の一面１１上の部分よりも小さいためである。
【００１２】
このように、素子設置部上流速Ｖ２の方が半導体素子上流速Ｖ１よりも速いと、モールド樹脂５０の流れが不均一になり、エアベント３０５に最も近いワイヤ４０、すなわち、成型時の樹脂流れの最下流に位置するワイヤ４０が、流れてくるモールド樹脂５０によって流されやすくなる。
【００１３】
図３７は、この樹脂流れ最下流に位置するワイヤ４０におけるワイヤ流れの発生の様子を示す概略平面図であり、モールド樹脂５０の充填後においてモールド樹脂５０を透視した図である。
【００１４】
図３７に示されるように、半導体素子３０以外の素子設置部１０の一面１１上を流れてくるモールド樹脂５０によって、樹脂流れの最下流には、モールド樹脂５０の合流地点が発生する。その結果、合流地点の近隣のワイヤ４０が流されて互いに接触しショート不良が発生する。
【００１５】
ここで、従来においては、このような流速Ｖ１、Ｖ２の差が発生するが、通常の民生品などでは、半導体素子３０のサイズに合わせて素子設置部１０ひいてはパッケージサイズを設計するので、ワイヤ長は２〜５ｍｍ程度に収まるのが普通であり、上記した流速Ｖ１、Ｖ２の差によるワイヤ流れは問題とならない。
【００１６】
しかし、本発明者が開発を進めている車載用途の半導体装置の場合、装置の使用環境が厳しいことや、電流を多く流すため発熱が厳しいといったことから、放熱性を上げるために素子設置部１０のサイズを半導体素子３０のサイズよりもかなり大きく設定しなければならないという制約がある。
【００１７】
このことは、必然的にワイヤ４０の長さすなわちワイヤ長を長くすることとなり、そのワイヤ長は６ｍｍを超えることになる。ここで、ワイヤ長とは、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部とワイヤ４０における端子部２０側の接続部との距離である（後述の図３８参照）。
【００１８】
そして、本発明者の行った上記試作検討によれば、ワイヤ長が６ｍｍを超えるロングワイヤ品をＭＡＰ成形する場合、樹脂注入におけるワイヤ流れの発生を防ぐことが困難であることがわかった。
【００１９】
ここで、上記特許文献２に記載されているように、ワイヤに２〜３箇所の屈曲点を設けてワイヤの剛性を向上させるという方法はあるものの、本発明者の検討によれば、この従来方法では、ワイヤ長が６ｍｍを超えるロングワイヤでは、その効果は充分でないことが確認された。
【００２０】
また、図３８は、本発明者が試作したワイヤ長が６ｍｍを超えるロングワイヤを有する試作品において、ワイヤ４０のたわみを示す概略断面図である。図３８（ａ）に示されるように、ワイヤ長Ｌが６ｍｍを超えるロングワイヤでは、下方へのたわみが大きくなり、ワイヤ４０が素子設置部１０に接触してショートしやすくなる。
【００２１】
特に、上述したように、素子設置部の面積が大きく、かつＭＡＰ成形品のような大面積のフレームの場合、図３８（ｂ）に示されるように、ワイヤボンド時の加熱などにより、フレームの反りが発生する。すると、ワイヤ４０に図中の白抜き矢印に示されるような下向きの力が加わり、素子設置部１０とワイヤ４０とが接触しやすくなる。
【００２２】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、素子設置部に設置された半導体素子とその周囲の端子部とをワイヤボンディングにより形成されたワイヤで接続し、これらをモールド樹脂で封止してなる半導体装置において、ワイヤ長が６ｍｍ以上であっても、ワイヤ流れおよびワイヤの下方へのたわみを極力抑制し、ワイヤの短絡を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するため、本発明は、半導体素子（３０）の上方から見たときのワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部とワイヤ（４０）における端子部（２０）側の接続部との距離Ｌ、すなわちワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上のものについて、後述する図９、図１１および図１３に示されるような本発明者が行った実験結果を根拠とするものである。
【００２４】
すなわち、請求項１に記載の発明は、ワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部と端子部（２０）側の接続部との間に、当該ワイヤ（４０）を屈曲させた屈曲点（４１〜４４）を４箇所設け、これら４箇所の屈曲点（４１〜４４）を、半導体素子（３０）側の接続部から端子部（２０）側の接続部へ向けて第１の屈曲点（４１）、第２の屈曲点（４２）、第３の屈曲点（４３）、第４の屈曲点（４４）とし、上記のワイヤ長をＬとしたとき、半導体素子（３０）の上方から見たときのワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部と第２の屈曲点（４２）との距離（Ｌ２）、当該接続部と第３の屈曲点（４３）との距離（Ｌ３）、当該接続部と第４の屈曲点（４４）との距離（Ｌ４）を、それぞれ、０．２５Ｌ以上０．３５Ｌ以下、０．５Ｌ以上０．６Ｌ以下、０．８５Ｌ以上０．９５Ｌ以下としたことを特徴としている。
【００２５】
そして、本発明の半導体装置によれば、ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上であっても、ワイヤ流れおよびワイヤ（４０）の下方へのたわみを極力抑制し、ワイヤ（４０）の短絡を防止することができる。
【００２６】
ここで、請求項２に記載の発明のように、４箇所の屈曲点（４１〜４４）は、それぞれ素子設置部（１０）の一面（１１）の上方に向かってに凸となるように屈曲したものにできる（後述の図２参照）。
【００２７】
また、請求項３に記載の発明のように、素子設置部（１０）の一面（１１）を基準として、第４の屈曲点（４４）は、第３の屈曲点（４３）とワイヤ（４０）における端子部（２０）側の接続部とを結ぶ仮想直線（Ｋ１）よりも上方に位置することが好ましい（後述の図２等参照）。
【００２８】
第４の屈曲点（４４）は、ワイヤ（４０）のうち他の第１〜第３の屈曲点（４１〜４３）よりも、素子設置部（１０）の一面（１１）を基準として低い位置にあり、素子設置部（１０）に近くなりがちであるが、この第４の屈曲点（４４）を上記仮想直線（Ｋ１）よりも上方に位置させれば、第４の屈曲点（４４）と当該素子設置部（１０）との接触を防止するうえで好ましい。
【００２９】
さらに、この場合、請求項４に記載の発明のように、ワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部がワイヤボンディングにおける第１ボンディング部側であり、ワイヤ（４０）における端子部（２０）側の接続部がワイヤボンディングにおける第２ボンディング部側であると、第４の屈曲点（４４）が特に素子設置部（１０）に近くなりがちであるが、このような場合であっても、上記した仮想直線（Ｋ１）の構成を採用すれば、効果的である。
【００３０】
また、請求項５に記載の発明のように、ワイヤ（４０）における端子部（２０）側の接続部がワイヤボンディングにおける第１ボンディング部側であり、ワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部がワイヤボンディングにおける第２ボンディング部側であり、４箇所の屈曲点（４１〜４４）のうち第４の屈曲点（４４）における屈曲角度が最も小さい角度となっているものであってもよい（後述の図１８参照）。それによれば、ワイヤ（４０）と素子搭載部（１０）との接触を防止しやすい。
【００３１】
また、請求項５に記載の発明のように、ワイヤ（４０）は複数本、並列に配置されており、これら複数本のワイヤ（４０）が上記した４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するものであり、これら複数本のワイヤ（４０）において、個々のワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部同士が同一平面上に位置し、且つ、個々のワイヤ（４０）における端子部（２０）側の接続部同士が同一平面上に位置している場合には、さらに、個々のワイヤ（４０）における半導体素子（３０）側の接続部から第１の屈曲点（４１）までの高さ（ｈｘ）が、複数本のワイヤ（４０）において隣り合うワイヤ同士で異なることが好ましい（後述の図２３、図２４参照）。
【００３２】
それによれば、隣り合うワイヤ（４０）同士にて第１の屈曲点（４１）の高さが異なるため、たとえワイヤ流れが生じたとしても、隣り合うワイヤ（４０）同士の接触を極力防止することができる。
【００３３】
また、請求項７に記載の発明のように、ワイヤ（４０）が複数本のものよりなる場合、これら複数本のワイヤ（４０）のうち、成型時の樹脂流れの最下流の位置にて成形されたモールド樹脂（５０）で封止されているワイヤが、４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するものであってもよい（後述の図３、図４等参照）。
【００３４】
上述したように、成型時の樹脂流れの最下流の位置にて成形されたモールド樹脂（５０）で封止されているワイヤ（４０）では、ワイヤ流れが生じやすいが、当該ワイヤ（４０）を上記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するものとすることにより、ワイヤ流れが防止される。
【００３５】
また、請求項８、請求項９に記載の発明のように、ワイヤ（４０）のうち半導体素子（３０）上にて最も高さの大きい部位と半導体素子（３０）との距離（Ｈ）は、１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下であるようにしてもよい。
【００３６】
このことは、実験的に見出したものであり、後述する図２６に示されるように、ワイヤ（４０）のループ高さに相当する当該距離（Ｈ）が１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下ならば、ワイヤ（４０）のループ高さを低くしてワイヤ流れによるショートを極力防止できる。
【００３７】
また、請求項１０に記載の発明のように、距離Ｌすなわち上記ワイヤ長Ｌは６ｍｍ以上であってもよい。ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上のワイヤ流れやワイヤのたわみが発生しやすいものに対しても、本発明は効果を奏する。
【００３８】
また、上記の特徴を有する半導体装置を製造する製造方法としては、請求項１１に記載の発明のように、半導体素子（３０）と端子部（２０）とをワイヤ（４０）にて接続する工程が、半導体素子（３０）および端子部（２０）のどちらか一方におけるワイヤ（４０）が接続される部位を第１ボンディング部とし、他方におけるワイヤ（４０）が接続される部位を第２ボンディング部として、ボンディングツール（４００）を用いたワイヤボンディングを行うものを採用することができる。
【００３９】
この場合、第１ボンディング部にワイヤ（４０）を接続し、次にボンディングツール（４００）を用いてワイヤ（４０）に曲げ加工を行うことで４箇所の屈曲点（４１〜４４）をそれぞれ形成した後、第２ボンディング部にワイヤ（４０）を接続する方法を採用することができる。
【００４０】
そして、ボンディングツール（４００）による４箇所の屈曲点（４１〜４４）の形成は、ボンディングツール（４００）を第１ボンディング部の上方に移動させながらワイヤ（４０）を引き出し、続いてボンディングツール（４００）を第２ボンディング部とは反対側に移動させてワイヤ（４０）を曲げるという動作を、４回繰り返し行うことにより、行うようにすればよい（後述の図５〜図７参照）。
【００４１】
それによれば、通常のワイヤボンディング装置を用いて上記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するワイヤ（４０）を形成することができる。
【００４２】
この製造方法の場合、本発明者の試作検討によれば、請求項１２に記載の発明のように、ボンディングツール（４００）の第１ボンディング部の上方への移動方向とボンディングツール（４００）の第２ボンディング部とは反対側への移動方向とのなす角度を、１００°とすれば、上記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を形成するのに好ましい。
【００４３】
また、この製造方法の場合、請求項１３に記載の発明のように、ワイヤ（４０）の先端部に放電処理によってボール（４０ａ）を形成し、このボール（４０ａ）を第１ボンディング部に接続するようにしたとき、ボール（４０ａ）の形成を、０℃以上室温の雰囲気温度以下で行うことが好ましい。
【００４４】
それによれば、ワイヤ（４０）においてボール（４０ａ）を含む再結晶領域（４０ｂ）を小さくして、第１ボンディング部からのワイヤ（４０）の立ち上がり高さを抑えることができる。その結果、ワイヤ（４０）のループ高さ（Ｈ）を低くでき、ワイヤ流れによるショートの防止に好ましい。
【００４５】
また、第２ボンディング部への接続の際、ボンディングツール（４００）に押さえつけられて、第２ボンディング部の近傍のワイヤ（４０）部分が、押さえつけられるツール（４００）の先端形状に沿って持ち上がる。このことは、ワイヤ（４０）のループ高さを高くすることになり、ワイヤ流れの抑制のためには好ましくない。
【００４６】
この持ち上がりの対策手段としては、請求項１４に記載の発明のように、４箇所の屈曲点（４１〜４４）を形成した後、ワイヤ（４０）を第２ボンディング部に接続する前に、ワイヤ（４０）のうち第４の屈曲点（４４）と第２ボンディング部へ接続される部位との中間部を、第２ボンディング部を構成する部材に押し当てるように、ボンディングツール（４００）により変形させ、その後、第２ボンディング部への接続を行うことが好ましい。
【００４７】
また、この持ち上がりの対策手段としては、請求項１５に記載の発明のように、ワイヤ（４０）を第２ボンディング部に接続した後に、ワイヤ（４０）のうち第４の屈曲点（４４）と第２ボンディング部へ接続された部位との中間部を、第２ボンディング部を構成する部材に押し当てるように、ボンディングツール（４００）により変形させるようにしてもよい。
【００４８】
さらには、この持ち上がりの対策手段としては、請求項１６に記載の発明のように、ボンディングツール（４００）として、ワイヤ（４０）が引き出される先端部のうちワイヤ（４０）からみて第１ボンディング部側に位置する部位の方が、第２ボンディング部側に位置する部位よりも、幅広なものを用いるようにしてもよい。
【００４９】
これらの各対策によれば、第２ボンディング部の近傍のワイヤ（４０）部分が、第２ボンディング部を構成する部材に押し当てられて持ち上がらないため、結果、ワイヤ（４０）のループ高さ（Ｈ）を低くでき、ワイヤ流れによるショートの抑制のためには好ましい形状となる。
【００５０】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１１〜１６に記載の製造方法において、モールド樹脂（５０）による封止工程に改良を加えたものである。
【００５１】
すなわち、請求項１７に記載の発明では、半導体素子（３０）と端子部（２０）とをワイヤ（４０）にて接続する工程を行った後、モールド樹脂（５０）による封止工程を行うものであり、モールド樹脂（５０）による封止前に比べて当該封止後にワイヤ（４０）が変位した距離ｄを距離Ｌで除して１００を乗じた値をワイヤ流れ率としたとき、モールド樹脂（５０）がゲル状態を維持している時間であるゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を示すグラフを予め求めておき、このグラフにおいてゲルタイムが短い方から長くなる方へ向かって並ぶ屈曲点のうち下に凸である２番目の屈曲点における当該ゲルタイムの値を設定値とし、封止工程では、モールド樹脂（５０）のゲルタイムを前記設定値とした状態で、モールド樹脂（５０）による封止を行うことを特徴とする。
【００５２】
それによれば、封止時におけるモールド樹脂（５０）の流動性を良好な状態に維持することができるため、モールド樹脂（５０）の流れによってワイヤ（４０）が押し流される力が弱くなり、ワイヤ流れを小さくでき、好ましい。
【００５３】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００５５】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る半導体装置１００の概略構成を示す図であり、（ａ）は同半導体装置１００の概略断面図、（ｂ）は（ａ）の上方からみた平面図である。なお、図１（ｂ）ではモールド樹脂５０を透過して、半導体装置１００におけるモールド樹脂５０内部の各部を示してある。
【００５６】
［半導体装置の全体構成等］
本実施形態の半導体装置１００は、大きくは、素子設置部としてのアイランド１０と、アイランド１０の一面としての上面１１側に設置された半導体素子３０と、アイランド１０の周囲に配置された端子部２０と、アイランド１０の上面１１側にて半導体素子３０と端子部２０とを接続するボンディングワイヤ４０と、アイランド１０の上面１１側にてこれら半導体素子３０、アイランド１０、端子部２０およびワイヤ４０を封止するモールド樹脂５０とを備えて構成されている。
【００５７】
本実施形態では、アイランド１０と端子部２０とは、後述する１枚のリードフレーム２００（後述の図３、図４参照）から分離形成されたものである。ここで、リードフレーム２００は、板厚０．１２５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のＣｕ系金属や鉄系金属などよりなる通常のリードフレーム材料からなる。
【００５８】
そして、このようなリードフレーム材料としての板材をプレスやエッチング加工することなどによりアイランド１０と端子部２０とのパターンを形成することによって、リードフレーム２００が形成されている。
【００５９】
なお、このリードフレーム２００においては、少なくともワイヤボンドする部位にＡｇめっきが施されていてもよい。あるいは、下からＮｉめっき／Ｐｄめっき／Ａｕめっきという所謂ＰＰＦであってもよい。ＰＰＦの場合、モールド樹脂５０との密着性を確保するために最下層のＮｉめっきを粗化してあってもよい。
【００６０】
本実施形態においては、図１（ｂ）に示されるように、アイランド１０は矩形板状のものであり、端子部２０は、アイランド１０の４辺の外周において複数本のものが配列されている。特に限定するものではないが、ここでは、個々の端子部２０は短冊板形状をなしている。
【００６１】
また、図１に示されるように、アイランド１０の一面としての上面１１側には、Ａｇペーストやはんだ、導電性接着剤などよりなるダイボンド材３１を介して半導体素子３０が搭載され、接着されている。この半導体素子３０は、特に限定するものではないが、シリコン半導体などの半導体基板を用いて半導体プロセスにより形成されたＩＣチップなどである。
【００６２】
そして、図１（ａ）において、半導体素子３０の上面と各端子部２０の上面とは、アイランド１０の上面１１と同一の方向に面している。そして、アイランド１０の上面１１側にて、これらの上面同士は、Ａｕ（金）やアルミニウムなどからなるボンディングワイヤ４０を介して結線されて互いに電気的に接続されている。
【００６３】
ここでは、ボンディングワイヤ４０は、ワイヤ径（つまり直径）が２５μｍ〜３０μｍであるＡｕワイヤである。そして、図１（ｂ）に示されるように、ボンディングワイヤ４０は複数本、並列に配置されている。
【００６４】
また、ボンディングワイヤ４０は、この種の半導体装置におけるワイヤと同様に、通常のワイヤボンディングにより形成されたものである。本実施形態では、ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部が、ワイヤボンディングにおける第１ボンディング部側の接続部であり、ワイヤ４０における端子部２０側の接続部が、ワイヤボンディングにおける第２ボンディング部側の接続部である。
【００６５】
それにより、ボンディングワイヤ４０は、当該ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と当該ワイヤ４０における端子部２０側の接続部との間の部位が、半導体素子３０よりも上方に突出するとともにアイランド１０の上面１１の上方に向かって凸となったループ形状をなしている。ここでは、ボンディングワイヤ４０は、半導体素子３０側の接続部から端子部２０側の接続部へ向かう途中部分までが、半導体素子３０よりも上方に突出している。
【００６６】
そして、モールド樹脂５０は、エポキシ樹脂などの通常のモールド材料を用いてトランスファーモールド法などにより形成されるものである。このモールド樹脂５０は、アイランド１０の上面１１側にてアイランド１０、端子部２０、半導体素子３０およびボンディングワイヤ４０を包み込むように封止している。
【００６７】
ここで、モールド樹脂５０は、半導体装置１００のパッケージ本体を区画形成するものであり、本実施形態では、通常のこの種の半導体装置と同様に、矩形板状をなすものである。
【００６８】
そして、図１（ａ）において、モールド樹脂５０の上面５１は、アイランド１０の上面１１上にて厚さを持って位置している。一方、アイランド１０における上面１１とは反対側の下面１２、および、端子部２０における上面とは反対側の下面が、モールド樹脂５０の下面５２から当該モールド樹脂５０の下面５２と略同一面上にて露出している。
【００６９】
そして、本実施形態の半導体装置１００では、これらモールド樹脂５０の下面５２から露出するアイランド１０の下面１２および端子部２０の下面が、プリント基板などの外部基材と、はんだ付けされるようになっている。
【００７０】
［ボンディングワイヤ構成等］
このような半導体装置１００において、本実施形態では、ボンディングワイヤ４０において、以下のような工夫を施している。図２は、本半導体装置１００におけるボンディングワイヤ４０の近傍部を拡大して示す概略断面図である。なお、図２ではモールド樹脂５０は省略してあり、この図２と同様、以下のボンディングワイヤ近傍部の拡大図においても、モールド樹脂５０が省略されている場合がある。
【００７１】
図２において、半導体素子３０の上方から見たときのボンディングワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部とボンディングワイヤ４０における端子部２０側の接続部との距離Ｌを、ワイヤ長Ｌとする。そして、本実施形態では、このワイヤ長Ｌは６ｍｍ以上である。
【００７２】
なお、この種の半導体装置において、これらボンディングワイヤ４０における各接続部は領域を持つものであるが、細かく言うならば、このワイヤ長Ｌは、ワイヤ４０と半導体素子３０とが接触している領域の中心と、ワイヤ４０と端子部２０とが接触している領域の中心との間の距離である。
【００７３】
そして、図２に示されるように、本実施形態のボンディングワイヤ４０は、ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と端子部２０側の接続部との間に、当該ワイヤ４０を屈曲させた部分である屈曲点４１、４２、４３、４４が４箇所設けられている。
【００７４】
ここで、これら４箇所の屈曲点４１〜４４は、半導体素子３０側の接続部から端子部２０側の接続部へ向けて、順次、第１の屈曲点４１、第２の屈曲点４２、第３の屈曲点４３、第４の屈曲点４４とする。
【００７５】
また、本実施形態では、これら４箇所の屈曲点４１〜４４は、それぞれ素子設置部であるアイランド１０の上面１１の上方（つまり、図２の上方）に向かってに凸となるように屈曲したものである。つまり、これら４箇所の屈曲点４１〜４４は、アイランド１０の上面１１から離れる方向に凸となるように屈曲している。
【００７６】
そして、半導体素子３０側の接続部に最も近い第１の屈曲点４１の屈曲角度が、最も小さい角度であり、略９０°程度である。また、その他の第２の屈曲点４２、第３の屈曲点４３および第４の屈曲点４４の屈曲角度は、いずれも、第１の屈曲点の屈曲角度よりも大きく１８０°未満である。
【００７７】
また、図２に示されるように、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と第２の屈曲点４２との距離Ｌ２を、第２の屈曲点距離Ｌ２とし、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と第３の屈曲点４３との距離Ｌ３を、第３の屈曲点距離Ｌ３とし、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と第４の屈曲点４４との距離Ｌ４を、第４の屈曲点距離Ｌ４とする。
【００７８】
このとき、本実施形態では、第２の屈曲点距離Ｌ２は、（０．２５〜０．３５）×Ｌ、すなわち０．２５Ｌ以上０．３５Ｌ以下であり、第３の屈曲点距離Ｌ３は、（０．５〜０．６）×Ｌ、すなわち０．５Ｌ以上０．６Ｌ以下であり、第４の屈曲点距離Ｌ４は、（０．８５〜０．９５）×Ｌ、すなわち０．８５Ｌ以上０．９５Ｌ以下である。
【００７９】
なお、第１の屈曲点４１は、ほぼ半導体素子３０側の接続部の直上に位置しているため、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と第１の屈曲点４１との距離は、略０である。ただし、第１の屈曲点４１については、多少、端子部２０側の接続部の方へずれて位置していてもよい。
【００８０】
また、図２においては、第３の屈曲点４３とボンディングワイヤ４０における端子部２０側の接続部とを結ぶ仮想直線Ｋ１が、一点鎖線Ｋ１にて示されている。そして、本実施形態のボンディングワイヤ４０においては、アイランド１０の上面１１を基準、すなわち０地点として、ワイヤ４０の第４の屈曲点４４は、当該仮想直線Ｋ１よりも、アイランド１０の上面１１から離れるように上方（つまり図２中の上方）に位置している。
【００８１】
［半導体装置の製造方法等］
次に、本実施形態の半導体装置１００の製造方法について、図３、図４を参照して述べる。図３は、本製造方法の樹脂封止工程に用いる金型３００にワークを設置した状態を示す概略平面図であり、図４は、本製造方法の樹脂封止工程に用いるもう一つの金型３００’にワークを設置した状態を示す概略平面図である。
【００８２】
なお、これら図３および図４に示される金型３００、３００’はゲート３０４の位置が異なるものであり、どちらの場合も、以下に示されるような製造方法により、半導体装置１００が製造される。
【００８３】
まず、図３、図４に示されるような上記リードフレーム２００を用意する。ここで、リードフレーム２００は、上記した半導体装置１００の１個分に相当するアイランド１０および端子部２０が、複数個（図３、図４では８個）の単位で一体に連結されたもので、いわゆる多連のリードフレームである。
【００８４】
このリードフレーム２００におけるアイランド１０の上面１１に、半導体素子３０を、ダイボンド材３１を介して搭載する。さらに、各半導体素子３０とリードフレーム２００の端子部２０との間でワイヤボンディングを行い、当該間をボンディングワイヤ４０により結線する。
【００８５】
ここで、図５、図６、図７は、半導体素子３０と端子部２０とをワイヤ４０にて接続する工程、すなわち、ワイヤボンディング工程を順次示す工程図である。本実施形態のワイヤボンディング工程は、ボンディングツール４００を用いたワイヤボンディングを行うものであり、半導体素子３０に対して１次ボンディングを行い、端子部２０に対して２次ボンディングを行うものである。
【００８６】
このボンディングツール４００は、一般的なワイヤボンディング装置に備えられているものであり、ボンディングワイヤ４０を引き出しながら、移動およびワイヤ接続を行えるものである。
【００８７】
本実施形態のワイヤボンディング工程では、図５〜図７に示されるように、第１ボンディングと第２ボンディングとの間に、ボンディングツール４００を用いて４箇所の屈曲点４１〜４４をそれぞれ形成するものである。ここで、図５〜図７中の一点鎖線は、このボンディングツール４００の軌跡である。
【００８８】
なお、この屈曲点４１〜４４は、後述するモールド樹脂５０の成型時において樹脂流れの最下流の位置にて成形されたモールド樹脂５０で封止されるワイヤ４０、すなわちエアベント側ワイヤ４０について、少なくとも形成すればよい。
【００８９】
このエアベント側ワイヤ４０は、上記図３、図４において、太い破線Ｒにて囲まれた部分のワイヤ４０である。これは、後述するように、４箇所の屈曲点４１〜４４の形成が、１つには、ワイヤ４０の流れを防止するためのものであることによる。
【００９０】
つまり、ワークにおけるボンディングワイヤ４０のうち上記エアベント側ワイヤ４０についてのみ、屈曲点４１〜４４を形成してもよい。しかし、本実施形態では、上記図３、図４に示されるワークのすべてのボンディングワイヤ４０について、４箇所の屈曲点４１〜４４の形成を行う。
【００９１】
このボンディングツール４００による４箇所の屈曲点４１〜４４の形成について、具体的に述べる。本ワイヤボンディング工程では、半導体素子３０におけるワイヤ４０が接続される部位を第１ボンディング部とし、端子部２０におけるワイヤ４０が接続される部位を第２ボンディング部としている。
【００９２】
まず、図５（ａ）に示されるように、１次ボンディングを行う。つまり、半導体素子３０における第１ボンディング部に、ボールボンディングによってワイヤ４０を接続する。本実施形態においては、第１ボンディング部とワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部とは、実質的に同じ位置となる。
【００９３】
次に、図５（ｂ）に示されるように、ボンディングツール４００の引き上げを行う。この引き上げは、ボンディングツール４００を、第１ボンディング部の上方に移動させながらワイヤ４０を引き出す、という動作である。ここでは、この引き上げにおいては、第１ボンディング部から、たとえば１００μｍ〜２５０μｍの位置まで、ボンディングツール４００を引き上げる。
【００９４】
続いて、図５（ｃ）に示されるように、リバースモーションを行う。このリバースモーションは、ボンディングツール４００を、第２ボンディング部すなわち端子部２０とは反対側に移動させてボンディングワイヤ４０を曲げる、という動作である。
【００９５】
このとき、上記図５（ｂ）に示されるボンディングツール４００の第１ボンディング部の上方への移動方向と、図５（ｃ）に示されるボンディングツール４００の第２ボンディング部とは反対側への移動方向とでは、これら両移動方向のなす角度θ（図５（ｃ）参照）、つまり、リバースモーション角度θは１００°である。こうして、第１の屈曲点４１が形成される。
【００９６】
次に、図５（ｄ）に示されるように、第１の屈曲点４１からボンディングツール４００の引き上げを行う。ここでは、第１回目の引き上げ位置から上記第２の屈曲点距離Ｌ２（０．２５Ｌ〜０．３５Ｌ）の分の高さまで、ボンディングツール４００を引き上げ、それにより、第２の屈曲点４２を形成すべき位置までワイヤ４０を引き出す。
【００９７】
続いて、図６（ａ）に示されるように、第２の屈曲点４２を形成するためのリバースモーションを、リバースモーション角度θが１００°にて行う。こうして、第２の屈曲点４２が形成される。
【００９８】
次に、図６（ｂ）に示されるように、第２の屈曲点４２からボンディングツール４００の引き上げを行う。ここでは、第１回目の引き上げ位置から上記第３の屈曲点距離Ｌ３（０．５Ｌ〜０．６Ｌ）の分の高さ、ボンディングツール４００を引き上げ、それにより、第３の屈曲点４３を形成すべき位置までワイヤ４０を引き出す。
【００９９】
続いて、図６（ｃ）に示されるように、第３の屈曲点４３を形成するためのリバースモーションを、リバースモーション角度θが１００°にて行う。こうして、第３の屈曲点４３が形成される。
【０１００】
次に、図６（ｄ）に示されるように、第３の屈曲点４３からボンディングツール４００の引き上げを行う。ここでは、第１回目の引き上げ位置から上記第４の屈曲点距離Ｌ４（０．８５５Ｌ〜０．９５Ｌ）の分の高さまで、ボンディングツール４００を引き上げ、それにより、第４の屈曲点４４を形成すべき位置までワイヤ４０を引き出す。
【０１０１】
続いて、図７（ａ）に示されるように、第４の屈曲点４４を形成するためのリバースモーションを、リバースモーション角度θが１００°にて行う。こうして、第４の屈曲点４４が形成される。
【０１０２】
その後、図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、ボンディングツール４００を右斜め上方向に引き上げ、続いて、端子部２０上に２次ボンディングを行う。つまり、端子部２０における第２ボンディング部にワイヤ４０を接続する。本実施形態においては、第２ボンディング部とワイヤ４０における端子部２０側の接続部とは実質的に同じ位置となる。こうして、１本のワイヤ４０の接続が終了する。
【０１０３】
なお、上記の各リバースモーション動作により、ボンディングワイヤ４０に曲げ加工がなされ各屈曲点４１〜４４が形成されるが、これら各屈曲点４１〜４４の最終的なできあがりの状態の角度は、２次ボンディングの終了により規定される。
【０１０４】
このように、本実施形態のワイヤボンディングでは、半導体素子３０にワイヤ４０を接続した後、ボンディングツール４００を用いて、上記ワイヤ４０の引き出しおよびリバースモーションという一連の動作を、４回繰り返し行って４箇所の屈曲点４１〜４４をそれぞれ形成し、その後、端子部２０にワイヤ４０を接続するようにしている。
【０１０５】
ここで、上記ワイヤボンディングの例では、リバースモーション角度θを１００°としたが、この角度によって、適切に４箇所の屈曲点４１〜４４が形成できることは、本発明者の検討により確認済みである。しかしながら、リバースモーション角度θは１００°のみに限定されるものではない。
【０１０６】
こうして、ボンディングワイヤ４０を接続した後、上記図３に示される金型３００または上記図４に示される金型３００’を用いて、モールド樹脂５０の成型、すなわち樹脂封止工程を行う。
【０１０７】
まず、上記金型３００または３００’のキャビティ３０１に対して、ワイヤボンディングがなされたワークをセットする。たとえば、ワークは、アイランド１０の下面１２となるリードフレーム２００の面側を図示しない粘着シートを介して、金型３００または３００’に貼り付けられる。
【０１０８】
この金型３００、３００’は、通常のＭＡＰ成形に用いられるものと同様のものであり、樹脂溜まりであるポット３０２と、ポット３０２からキャビティ３０１までの樹脂の導入通路であるランナー３０３と、ランナー３０３からキャビティ３０１への樹脂注入口であるゲート３０４と、キャビティ３０１内から余分な樹脂を排出する出口であるエアベント３０５とを備えている。
【０１０９】
そして、この金型３００、３００’においては、モールド樹脂５０は、タブレット状の樹脂としてポット３０２に投入された後、溶融したモールド樹脂５０がランナー３０３を通り、ゲート３０４からキャビティ３０１に注入される。そして、キャビティ３０１に注入されたモールド樹脂５０は、キャビティ３０１内を充填しながら流れ、エアベント３０５から排出される。
【０１１０】
こうして、アイランド１０の上面１１側の各部はモールド樹脂５０にて封止される。一方、リードフレーム２００のアイランド１０の下面１２側には、上記粘着テープが貼り付いているため、上記したアイランド１０の下面１２および端子部２０の下面は、モールド樹脂５０で封止されず、モールド樹脂５０の下面５２から露出する。
【０１１１】
こうして、樹脂封止工程を終えた後、モールド樹脂５０で封止されたワークを金型３００または３００’から取り出し、切断機で個片の半導体装置１００にするためダイシングして切り出す。
【０１１２】
具体的には、各半導体装置の単位間を連結するリードフレーム２００の端子部２０をモールド樹脂５０とともに切断する。そして、上記粘着テープを剥がす。こうして、本実施形態の半導体装置１００ができあがる。
【０１１３】
ここで、図３、図４に示した各金型３００、３００’におけるキャビティ３０１のサイズは例えば、４０ｍｍ×６５ｍｍ程度とかなりの大型であり、個片にした後のサイズすなわち各半導体装置１００の平面サイズは１４ｍｍ×１７ｍｍ程度である。
【０１１４】
［ワイヤにおける屈曲点の根拠等］
ところで、本実施形態では、上述したように、ボンディングワイヤ４０に４箇所の屈曲点４１〜４４を設け、第２〜第４の屈曲点４２〜４４の位置を、上記屈曲点距離Ｌ２〜Ｌ４として所定の範囲に規定している。この根拠について述べる。
【０１１５】
図８は、従来のこの種の半導体装置として本発明者が試作した比較例としての半導体装置を示す概略断面図であり、（ａ）は屈曲点４１を１箇所設けた通常のワイヤ４０、（ｂ）は屈曲点４１、４２を２箇所設けたワイヤ４０である。
【０１１６】
この図８に示されるようなループ形状のワイヤ４０であれば、上記した半導体素子上流速Ｖ１と素子設置部上流速Ｖ２（上記図３６参照）との差によるモールド樹脂５０の流れの不均一が原因となって、上記図３７に示されるように、合流地点でのワイヤ流れが発生し、ショートが発生してしまう。
【０１１７】
特に、成型時の樹脂流れの最下流に位置する部位、すなわち、エアベント３０５に近い側の半導体素子３０の部分は、モールド樹脂５０がポット３０２から流れ始めて時間が経っている部分であり、樹脂の硬化が進み粘度が高い状態となっている。そのため、エアベント側ワイヤ４０が余計に流れやすい。
【０１１８】
ここで、ワイヤ長Ｌ１が２〜５ｍｍ程度と短ければ多少の流れの不均一があってもワイヤ変形量が少なくて済むのでよいのであるが、本実施形態のものはワイヤ長Ｌ１が６ｍｍ以上のロングループワイヤ品を対象としているので、ちょっとした樹脂の流れの不均一がショート不良に直結する。
【０１１９】
この対策として、エアベント側ワイヤ４０の剛性を上げるために、エアベント側ワイヤ４０のみ、たとえばＣｕなどの剛性の高いワイヤ材に変更したり、線径を太くしたりすることが考えられる。しかし、いずれも、ワイヤボンディング装置が２台必要となりコストアップとなる。
【０１２０】
そこで、本発明者は、ボンディングワイヤ４０に屈曲点を設けることで、上記の樹脂流れに耐性を持つようにワイヤ４０に剛性を付与することを考えた。そして、その屈曲点数および屈曲位置を適切に設定しないとその効力を発揮しないことが実験検討の結果、判明した。この実験結果について、以下に説明する。
【０１２１】
図９は、ボンディングワイヤ４０において半導体素子３０側の接続部と端子部２０側の接続部との間に形成した屈曲点の数とワイヤ流れ率（単位：％）との関係を調査した結果を示す図である。
【０１２２】
ここで、ワイヤ流れ率を測定したワイヤ４０は、上記エアベント側ワイヤ４０であり、そのワイヤ長Ｌは６．８ｍｍ、ワイヤ材はＡｕ、ワイヤ径はφ３０μｍである。また、ワイヤ流れ率の定義は、図１０にて、（ｄ１／Ｌ）×１００として示される。つまり、図１０に示されるように、樹脂流れによるワイヤ４０の変位ｄ１をワイヤ長Ｌで除して１００を乗じたものが、ワイヤ流れ率である。
【０１２３】
図９に示される結果をみると、屈曲点数を増やすに従ってワイヤ流れ率が小さくなっており、４点にすると、ワイヤショートの発生を回避できる目標値である５％を、ばらつきも含めて達成できることがわかった。なお、屈曲点が２点、３点のものは、上記従来特許文献２などにあるような従来のものに相当し、ワイヤ流れ率が大きく、ワイヤショートが発生しやすくなっている。このことから、本実施形態では、屈曲点４１〜４４を４箇所とした。
【０１２４】
また、図１１は、第２の屈曲点４２、第３の屈曲点４３の位置設定の根拠を示す図であり、ワイヤ４０内の位置（ｘ／Ｌ）とワイヤ流れによって変化するワイヤ間ギャップＧ（単位：μｍ）との関係を調査した結果を示す図である。
【０１２５】
ここで、図１２は、ワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）（単位：％）およびワイヤ間ギャップＧ（実測値、単位：μｍ）の定義を示す図である。ワイヤ内の位置は、半導体素子３０の上方から見たときのワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部と任意の位置との距離ｘを、ワイヤ長Ｌで除して１００を乗じたものであり、ワイヤ間ギャップＧは、このワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）での隣接するワイヤ４０同士の距離Ｇである。
【０１２６】
この図１１において、ワイヤ間ギャップＧを測定したワイヤ４０は、２本の上記エアベント側ワイヤ４０であり、ワイヤ長Ｌは６．５ｍｍ、ワイヤ材はＡｕ、ワイヤ径はφ３０μｍである。
【０１２７】
図１１に示される結果から、ワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）が２５％〜３５％で、ワイヤ間ギャップＧが狭くなりはじめ、その状態が、ワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）が５０％〜６０％まで継続していることがわかる。
【０１２８】
つまり、この部分が、ボンディングワイヤ４０の全長の中で最も隣のワイヤ４０と接近しやすいことを示しており、それはすなわち、この部分の剛性を上げることでワイヤ４０の変形を抑えるという効果が最大限に発揮されることを意味していることにほかならない。このことから、本実施形態では、第２の屈曲点距離Ｌ２、第３の屈曲点距離Ｌ３をそれぞれ、０．２５Ｌ以上０．３５Ｌ以下、０．５Ｌ以上０．６Ｌ以下とした。
【０１２９】
次に、図１３は、第４の屈曲点４４の位置設定の根拠を示す図であり、第４の屈曲点４４の位置（単位：％）と第４の屈曲点４４が下方向にたわんだ量ｄ２（単位：μｍ）との関係を調査した結果を示す図である。第４の屈曲点４４の位置は、上記図１２の（ｘ／Ｌ）と同様であり、ワイヤ長Ｌに対する割合で表される。
【０１３０】
ここで、当該たわんだ量ｄは、図１４に示されるように、第３の屈曲点４３とワイヤ４０における端子部２０側の接続部とを結ぶ上記仮想直線Ｋ１に対して、第４の屈曲点４４が上下にずれた量ｄ２を表す。この場合、仮想直線Ｋ１よりもアイランド１０の上面１１側すなわち下方側にずれた場合は、量ｄ２はプラスであり、反対側にずれた場合は、量ｄ２はマイナスである。
【０１３１】
つまり、上記たわんだ量ｄ２がプラスの値になることは、ワイヤ４０にたわみが発生していることを表している。そして、上述したようなワイヤボンド時の加熱でフレームの反りが発生し、アイランド１０とワイヤ４０が接触してしまうという不具合を回避するためには、当該たわんだ量ｄ２はマイナスの値でなければならない。
【０１３２】
図１３に示されるように、本発明者の実験によると、第４の屈曲点４４の位置が端子部２０との接続部側に近づくほど、上記たわんだ量ｄ２の値はマイナスに近づいている。そして、第４の屈曲点４４の位置が８５％まで、すなわち第４の屈曲点距離Ｌ４が０．８５Ｌまで行くと、マイナスの領域になることがわかった。
【０１３３】
つまり、第４の屈曲点４４は、ボンディングワイヤ４０のうち他の第１〜第３の屈曲点４１〜４３よりも、アイランド１０の上面１１を基準として低い位置にあり、当該第４の屈曲点４４はアイランド１０に近くなりがちであるが、その位置を０．８５Ｌ以上とすれば、ワイヤ４０のたわみによるアイランド１０への接触が極力防止され、短絡を抑制できることがわかった。
【０１３４】
なお、ワイヤボンディング装置上の制約により、第４の屈曲点４４の位置は、９５％以上には設定できない。このことから、本実施形態では、第４の屈曲点距離Ｌ４を０．８５Ｌ以上０．９５Ｌ以下とした。
【０１３５】
ここで、図１５は、この第４の屈曲点４４の位置を規定したことによる具体的な効果を示す図である。図１５（ａ）に示されるように、第４の屈曲点４４を設けることにより、上記仮想直線Ｋ１よりも上方向にループが形成されている。
【０１３６】
この場合、図１５（ｂ）中の白抜き矢印Ｙに示されるように、ワイヤボンド時の加熱によって、リードフレームに反りが発生した場合に、ボンディングワイヤ４０に上向きの力が発生し、当該力はアイランド１０から遠ざかるように作用する。このことによって、ワイヤ４０がアイランド１０に接触することを、未然に防止できる。
【０１３７】
以上が、本実施形態の半導体装置１００において、ボンディングワイヤ４０に対して屈曲点４１〜４４を４点設け、その屈曲点４１〜４４の位置を、上述の各屈曲点距離Ｌ１〜Ｌ４の範囲に設定することの根拠である。つまり、本実施形態は、上記した鋭意検討の結果、単にワイヤ４０に４箇所の屈曲点４１〜４４を設けるだけでなく、各屈曲点の位置をワイヤ長Ｌとの関係で規定したものである。
【０１３８】
そして、本実施形態によれば、このような４箇所の屈曲点４１〜４４を有する構成とすることによって、ワイヤ変形に対する耐性が最大限に高まり、ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上の構成においても、モールド樹脂注入時のワイヤ流れによるショート不良を未然に防止し、ワイヤ４０がアイランド１１に接触することを極力防止できる。
【０１３９】
なお、本実施形態のボンディングワイヤ４０における各屈曲点４１〜４４は、上述したように、ボンディングツール４００を用いた曲げによって、ワイヤボンディング工程中に形成したが、ワイヤボンディング後に、別途治具を用いてワイヤ４０を屈曲させることにより形成してもよい。
【０１４０】
また、本実施形態においては、半導体素子３０の厚さを極力薄くすることが好ましい。通常の半導体素子３０の厚さは０．４ｍｍ程度であるが、これを例えば半分の０．２ｍｍにすればボンディングワイヤ４０の高さが０．２ｍｍほど低くなるので、成型時のモールド樹脂５０の流れに対するワイヤ変形量がより一層小さくなる。
【０１４１】
（第２実施形態）
図１６は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、当該半導体装置におけるボンディングワイヤ４０の近傍部を拡大して示す概略断面図である。ここで、図１６中、（ａ）は本実施形態の第１の例、（ｂ）は本実施形態の第２の例を示す。
【０１４２】
本実施形態の半導体装置では、上記第１実施形態のものにおいて、４箇所の各屈曲点４１〜４４をただ単に折り曲げるだけではなくて、凸状（図１６（ａ）参照）、または、凹状（図１６（ｂ）参照）に癖をつけたところが相違するものである。このような凸状または凹状の癖は、ワイヤボンディング工程後に治具などを用いて、ワイヤ４０を変形させることにより作製できる。
【０１４３】
こうすることによって、本実施形態においては、上記第１実施形態と同様の効果が発揮されることに加え、各屈曲点４１〜４４がより強固になり、ボンディングワイヤ４０の剛性すなわちワイヤ変形に対する耐性が高まる。
【０１４４】
（第３実施形態）
図１７は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、当該半導体装置におけるボンディングワイヤ４０の近傍部を拡大して示す概略断面図である。
【０１４５】
上記第１実施形態では、４箇所の屈曲点４１〜４４は、それぞれアイランド１０の上面１１の上方に向かってに凸となるように屈曲したものであった。それに対して、本実施形態では、図１７に示されるように、４箇所の屈曲点４１〜４４を、それぞれアイランド１０の上面１１と平行な方向に沿って屈曲させたものとしている。
【０１４６】
このような本実施形態の屈曲点４１〜４４は、上記第１実施形態と同様に、ボンディングツール４００による曲げにより形成してもよいし、ワイヤボンディング後に別途曲げ加工を行うことで形成してもよい。
【０１４７】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上であっても、ワイヤ流れおよびワイヤ４０の下方へのたわみを極力抑制し、ワイヤ４０の短絡を防止することができる。また、本実施形態では、第１実施形態に比べて、ワイヤ高さを低くすることができるので、樹脂の流れに対するワイヤ変形量を、よりいっそう小さくできることが期待される。
【０１４８】
（第４実施形態）
図１８は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、当該半導体装置におけるボンディングワイヤ４０の近傍部を拡大して示す概略断面図である。
【０１４９】
上記第１実施形態では、ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部が第１ボンディング部側の接続部であり、ワイヤ４０における端子部２０側の接続部が第２ボンディング部側の接続部であった。
【０１５０】
しかし、上記第１実施形態の上記図５等に示したようなボンディングツール４００を用いたワイヤボンディング方法では、端子部２０側の接続部を第１ボンディング部側、半導体素子３０側の接続部を第２ボンディング部側として、ワイヤボンディングを行うことも、もちろん可能である。
【０１５１】
そこで、本実施形態の半導体装置では、図１８に示されるように、ボンディングワイヤ４０における端子部２０側を第１ボンディング部とし、ボンディングワイヤ４０における半導体素子３０側を第２ボンディング部としている。
【０１５２】
このボンディングワイヤ４０は、たとえば、上記図５〜図７に示されるワイヤボンディング方法において、端子部２０にワイヤ４０を１次ボンディングした後、ボンディングツール４００を用いて、上記ワイヤ４０の引き出しおよびリバースモーションという一連の動作を、４回繰り返し行って４箇所の屈曲点４１〜４４をそれぞれ形成し、その後、半導体素子３０にワイヤ４０を２次ボンディングすることにより形成される。
【０１５３】
この場合、図１８に示されるように、４箇所の屈曲点４１〜４４のうち第１ボンディング部である端子部２０側の接続部に最も近い第４の屈曲点４４における屈曲角度が最も小さいものとなる。ただし、各屈曲点４１〜４４の位置は、上記第１実施形態と同様であることはもちろんである。
【０１５４】
本実施形態によっても、ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上であっても、ワイヤ流れおよびワイヤ４０の下方へのたわみを極力抑制し、ワイヤ４０の短絡を防止することができる。また、本実施形態によれば、上記図１３に示した第４の屈曲点４４が下方向にたわんだ量ｄ２（を、より確実にマイナス値にすることができる。さらに、ワイヤ高さをより低くできるので、樹脂の流れに対するワイヤ変形量がよりいっそう小さくなる。
【０１５５】
（第５実施形態）
図１９は、本発明の第５実施形態に係る半導体装置の要部を示す図であり、また、図２０は、本第５実施形態に係る半導体装置の要部のもう一つの例を示す図である。これら図１９、図２０は、本実施形態の製造方法において樹脂封止工程に用いる金型３００にワークを設置した状態を示す概略平面図である。
【０１５６】
上記第１実施形態では、素子設置部であるアイランド１０の上面１１上に、半導体素子３０が１個搭載されていたのみであった。それに対して、本実施形態のように、１個のアイランド１０の上面１１上に２個もしくは３個以上の半導体素子３０を平面的に配列した状態で、搭載したもの、いわゆるマルチチップの構成であってもよい。
【０１５７】
図１９に示される例では、２個の半導体素子３０を、成型時のモールド樹脂５０の流れ方向に沿って配列しており、図２０に示される例では、２個の半導体素子３０を、当該樹脂流れの方向とは直交する方向に配列している。
【０１５８】
本実施形態においても、半導体装置において、ボンディングワイヤ４０を上記した４箇所の屈曲点４１〜４４を有するものとすることにより、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１５９】
また、本実施形態においても、図１９および図２０に示されるワークのすべてのボンディングワイヤ４０について４箇所の屈曲点の形成を行ってもよいが、図１９および図２０にて太い破線にて囲まれた部分のエアベント側ワイヤ４０についてのみ、４箇所の屈曲点を形成してもよい。
【０１６０】
なお、本実施形態においては、１個のアイランド１０の上面１１上に３個以上の半導体素子３０が搭載されていてもよい。そして、この場合、複数個の半導体素子３０の配列方向は、図１９のようにすべて樹脂流れ方向に平行なものでもよいし、図２０のようにすべて樹脂流れと直交方向でもよいし、さらには、当該樹脂流れ方向に対してランダムな配列であってもよい。
【０１６１】
また、ワークのすべてのボンディングワイヤ４０について４箇所の屈曲点４１〜４４を形成する場合、半導体装置におけるすべてのワイヤ４０について当該屈曲点による剛性向上の効果が期待されるが、上記ボンディングツールによる屈曲点の形成を行った場合、通常のワイヤボンディング工程よりも時間がかかる。
【０１６２】
それに比べて、エアベント側ワイヤ４０についてのみ４箇所の屈曲点４１〜４４を形成するようにすれば、それ以外のワイヤ４０は通常のワイヤボンディング工程で済むことになることから、ワイヤボンディング工程の工程時間の短縮が可能となり、コストダウンなどの点で有利である。
【０１６３】
（第６実施形態）
図２１は、本発明の第６実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、当該半導体装置におけるボンディングワイヤ４０の近傍部を拡大して示す概略断面図である。ここで、図２１中、（ａ）は本実施形態の第１の例、（ｂ）は本実施形態の第２の例を示す。
【０１６４】
上記第１実施形態では、素子設置部であるアイランド１０の上面１１上に、半導体素子３０が１個搭載されていたのみであった。それに対して、本実施形態のように、１個のアイランド１０の上面１１上に２個もしくは３個以上の半導体素子３０を積層した状態で、搭載したもの、いわゆるスタックチップの構成であってもよい。
【０１６５】
図２１（ａ）に示される例では、スペーサ３２を介して３個の半導体素子３０を積層し、半導体素子３０側を第１ボンディング部、端子部２０側を第２ボンディング部として、ワイヤボンディングを行っている。また、図２１（ｂ）に示される例では、端子部２０側を第１ボンディング部、半導体素子３０側を第２ボンディング部として、ワイヤボンディングを行っている。
【０１６６】
これら本実施形態の半導体装置によっても、上記第１実施形態と同様に、各半導体素子３０におけるボンディングワイヤ４０について、上記した屈曲点の効果が発揮され、ワイヤ長Ｌが６ｍｍ以上であっても、ワイヤ流れおよびワイヤ４０の下方へのたわみを極力抑制し、ワイヤ４０の短絡を防止することができる。
【０１６７】
なお、図２１では、３個の半導体素子３０とスペーサ３２より構成された例を示しているが、これに限定するものではなく、２個の半導体素子３０でもよいし、４個以上の半導体素子３０を積層したものであってもよい。さらには、スペーサ３２は必要に応じてあってもなくてもよい。
【０１６８】
（第７実施形態）
図２２は、上記第１実施形態における図２中のＡ−Ａ一点鎖線に沿った概略断面図である。図２２に示されるように、上記４個の屈曲点４１〜４４を有するボンディングワイヤ４０は、複数本、並列に配置されている。
【０１６９】
そして、この図２２および上記図２に示されるように、これら複数本のボンディングワイヤ４０において、個々のワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部は、同一の半導体素子３０の上面に接続されている。
【０１７０】
つまり、個々のワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部同士は同一平面上に位置している。また、各端子部２０の上面も同一平面に位置しているため、個々のワイヤ４０における端子部２０側の接続部同士も同一平面上に位置している。
【０１７１】
ここで、図２２に示される例では、各ボンディングワイヤ４０について、同じ高さに第１の屈曲点４１を形成することにより、上記図２に示されるように、複数のボンディングワイヤ４０は実質的に同じループ形状となり、側方からみて互いのワイヤ４０が重なり合ったものとなる。
【０１７２】
このように複数のワイヤ４０が重なっている場合、上記第１実施形態に述べたように、上記屈曲点４１〜４４の形成によってワイヤ流れが抑制されてはいるものの、その抑制力を超える力が働いた場合にはワイヤショートの可能性がある。そこで、本発明の第７実施形態では、そのような抑制力を超える力が働いたとしても、ワイヤショートの可能性を極少にするワイヤ構成を提供するものである。
【０１７３】
図２３は、本発明の第７実施形態に係る半導体装置における要部を示す図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【０１７４】
図２３に示されるように、本実施形態の半導体装置では、個々のボンディングワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部から第１の屈曲点４１までの高さｈｘが、複数本のボンディングワイヤ４０において隣り合うワイヤ同士で異なっている。
【０１７５】
このように高さｈｘを変えることにより、図２３（ｂ）に示されるように、側方から見て、隣り合うワイヤ４０同士が一致せず、ずれた状態となる。そのため、ワイヤ流れが生じても、上記図２２のような隣り合うワイヤ４０同士が同じ形状となっている場合に比べて、隣り合うワイヤ４０同士が接触しにくくなる。
【０１７６】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果が期待できることに加えて、隣り合うボンディングワイヤ４０同士にて第１の屈曲点４１の高さｈｘが異なるため、樹脂成型時に、たとえワイヤ流れが生じたとしても、隣り合うワイヤ４０同士の接触を極力防止することができる。
【０１７７】
このように、隣り合うワイヤ４０同士で半導体素子３０側の接続部から第１の屈曲点４１までの高さｈｘを異ならせることは、たとえば、上記したボンディングツール４００を用いた方法において曲げ位置を変えれば容易に実現できる。また、ワイヤボンディング後に、別途治具を用いてワイヤ４０を屈曲させる方法でも、容易に実現可能であることは、もちろんである。
【０１７８】
また、図２３に示される例では、半導体素子３０の側面から複数の第１の屈曲点４１を横方向に見た場合に、その第１の屈曲点４１の配置が千鳥状になっているが、各第１の屈曲点４１の高さを異ならせた配置形態としては、これに限定されるものではない。図２４は、本実施形態において、各第１の屈曲点４１の高さを異ならせた配置形態の種々の例を示す概略断面図である。
【０１７９】
図２４（ａ）、（ｂ）に示される例では、半導体素子３０の側面から複数の第１の屈曲点４１を横方向に見た場合に、その第１の屈曲点４１の配置が、所定の場所を最高（もしくは最低）点として他が暫時低く（もしくは高く）なっている。また、図２４（ｃ）に示される例では、各第１の屈曲点４１の高さが規則性を有しておらず、ランダムなものとなっている。
【０１８０】
ここで、上記図２３および図２４に示した各例において、特に限定するものではないが、具体的な数値の例を挙げておく。たとえば、上記図２３に示される例では、複数の屈曲点１のそれぞれの高さｈｘは、２００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、１５０μｍ、・・・・・とする。
【０１８１】
また、上記図２４（ａ）、（ｂ）に示される例では、複数の屈曲点１のそれぞれの高さｈｘは、１８０μｍ、１９０μｍ、２００μｍ、２００μｍ、１９０、μｍ、１８０μｍ、１７０μｍ、・・・としたり、または、２００μｍ、１９０μｍ、１８０μｍ、１７０μｍ、１６０μｍ、１７０μｍ、１８０μｍ、１９０μｍ、・・・・とする。
【０１８２】
また、上記図２４（ｃ）に示される例では、複数の屈曲点１のそれぞれの高さｈｘは、２１０μｍ、１９０μｍ、２００μｍ、１５０μｍ、１７０μｍ、１５０μｍ、１８０μｍ、・・・・とする。
【０１８３】
また、本実施形態は、上述のように、各ワイヤ４０の物理的高さを異ならせることでワイヤショートを極力発生させないようにするものであり、上記した各実施形態と組み合わせて用いても、何ら問題はない。
【０１８４】
（第８実施形態）
図２５は、本発明の第８実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。
【０１８５】
ここで、ワイヤ４０のうち半導体素子３０上にて最も高さの大きい部位と半導体素子３０との距離をＨとする。ワイヤ４０は、アイランド１０の上面１１の上方に向かって凸となったループ形状をなしており、この距離Ｈは、半導体素子３０の上面からワイヤ４０のループ頂部までの高さ、すなわち、ワイヤ４０のループ高さＨに相当する。
【０１８６】
上記各実施形態では、ワイヤ４０における第１ボンディング部および第２ボンディング部の接続方式が通常のワイヤボンディング方式であるため、ワイヤ４０のループ高さＨは、ある程度の大きさ（たとえば１８０〜３００μｍ程度）になる。
【０１８７】
モールド樹脂５０によってワイヤ流れ（つまり、ワイヤの横倒れ）が生じる力が働いた場合、上記した屈曲点４１〜４４の効果によってワイヤ流れは抑制されているものの、ワイヤ４０のループ高さＨが大きいと横方向の曲がりが大きく、ワイヤショートの危険が増える。
【０１８８】
そこで、本実施形態においては、ワイヤ４０のループ高さＨを、ある程度まで低くすることによって、ワイヤ流れが発生したとしても、ワイヤ４０のショートの可能性を小さくしようとするものである。すなわち、本実施形態の半導体装置では、ワイヤ４０のうち半導体素子３０上にて最も高さの大きい部位と半導体素子３０との距離Ｈを、１００μｍ以下としている。
【０１８９】
これは、図２６に示されるような、本発明者が行った実験検討の結果に基づくものである。図２６は、ループ高さＨとワイヤ流れ率との関係を調査した結果を示す図であり、図２６においては、横軸にループ高さ（単位：μｍ）、縦軸にワイヤ流れ率（単位：％）を示す。
【０１９０】
このワイヤ流れの測定は、同一長、同一径のＡｕワイヤにおいてループ高さＨを変えたものについて、上記第１実施形態における図９に示した実験と同様にして行ったものである。ここでも、ワイヤ流れ率は、上記図１０と同様に、（ｄ１／Ｌ）×１００として示される。
【０１９１】
この図２６に示されるように、ワイヤ４０のループ高さＨが１００μｍを境にして、急激にワイヤ流れ率が減少していることがわかる。また、ある程度以上低くしても、ワイヤ流れ率は下がらず飽和傾向にあり極小であるといえる。また、この図２６に示される結果に基づけば、ループ高さＨを８０μｍ以下にすれば、確実にワイヤ流れ率を小さくできることがわかる。
【０１９２】
本実施形態は、上述のように、ワイヤ４０のループ高さＨを１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下に限定することでワイヤショートを極力発生させないようにするものであり、上記した各実施形態と組み合わせて用いても、何ら問題はない。
【０１９３】
次に、このようにワイヤ４０のループ高さＨを１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下に低くするのに適したワイヤボンディング方法について、以下の第９〜第１２実施形態にて、具体的に述べる。
【０１９４】
（第９実施形態）
図２７は、半導体素子３０側に１次ボンディングを行い、端子部２０側に２次ボンディングを行うときの従来の一般的なワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。
【０１９５】
この１次ボンディングは、図２７（ａ）に示されるように、放電用の電極４１０を用いて、ボンディングツール４００の先端部から突出するワイヤ４０の先端部と電極４１０との間に放電を起こし、ワイヤ４０の先端部を当該放電によって溶融させ、ボール４０ａを形成する。その後、図２７（ｂ）に示されるように、ワイヤ４０におけるボール４０ａを第１ボンディング部である半導体素子３０に接続する。
【０１９６】
ここで、放電時には、ボール４０ａおよびボール４０ａから延びるワイヤ４０の部分が、図２７中の点ハッチングに示されるように、再結晶する。以下、この部分をワイヤ４０の再結晶部４０ｂという。
【０１９７】
この再結晶部４０ｂは、剛直な部分であるため、そのままボール４０ａを１次ボンディングすると、図２７（ｂ）に示されるように、再結晶部４０ｂは、第１ボンディング部から垂直に立ち上がった形状となる。
【０１９８】
通常、この再結晶部４０ｂの長さＭ１、すなわち再結晶長さＭ１は８０〜１８０μｍ程度であり、それによって、ワイヤ４０における第１ボンディング部からの立ち上がり高さＭ２、すなわち第１ボンディング部から第１の屈曲点４１までの高さＭ２は、１８０〜３００μｍと高いものになる。このことは、当該立ち上がり高さＭ２が、上記ループ高さに相当する場合には、そのままループ高さが、このような範囲の高さとなることを意味するものである。
【０１９９】
上述したように、上記屈曲点の効果によってワイヤ流れは抑制されるものの、ワイヤ４０のループ高さが大きいとワイヤショートの危険が増える。
【０２００】
そこで、ループ高さを、上記第８実施形態に示したように低くするには、上記放電によるボール４０ａの形成時に形成される再結晶部４０ｂの領域を、小さくし、上記再結晶領域長さＭ１、ひいては上記立ち上がり長さＭ２を低くしてやればよいと考えた。
【０２０１】
本発明の第９実施形態の製造方法では、ワイヤボンディング工程において、そのような効果を狙ったものである。図２８は、本実施形態のワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。
【０２０２】
ここで、半導体素子３０側に１次ボンディングを行い、端子部２０側に２次ボンディングを行うものとしている。なお、本実施形態の製造方法においては、この１次ボンディング工程以外の工程は、上記した実施形態と同様である。
【０２０３】
図２８（ａ）に示されるように、本ワイヤボンディング工程では、放電によるボール４０ａの形成を、内部が０℃以上室温以下、具体的には、０℃以上２０℃以下に冷却された雰囲気となっているガラスチューブ４２０の中で行う。つまり、放電用の電極４１０をガラスチューブ４２０内に設置して、放電を行う。
【０２０４】
具体的には、ガラスチューブ４２０の内部に、アルゴンや窒素などの不活性ガスを充填し、たとえばチューブ４２０を、ドライアイスなどの冷媒で冷却して、内部温度を０℃以上２０℃以下とする。それにより、放電により形成される再結晶部４０ｂの領域を、従来よりも小さくすることができる。
【０２０５】
その後、本実施形態では、図２８（ｂ）に示されるように、ボンディングツール４００によってボール４０ａを、半導体素子３０に１次ボンディングする。このとき、ワイヤ４０においてボール４０ａを含む再結晶領域４０ｂが、従来よりも小さいので、第１ボンディング部からのワイヤ４０の立ち上がり高さＭ２を抑えることができる。
【０２０６】
たとえば、本実施形態によれば、再結晶長さＭ１は３０〜８０μｍ程度であり、それによって、ワイヤ４０における立ち上がり高さＭ２は、１００μｍ以下に低くできる。その結果、本実施形態によれば、ワイヤ４０のループ高さを低くでき、ワイヤ流れによるショートの防止に好ましい構成を実現できる。なお、ガラスチューブ４２０内の温度は再結晶領域長さＭ１を確認しながら、調整する。
【０２０７】
（第１０実施形態）
図２９は、本発明の第１０実施形態に係る製造方法のうちのワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。ここで、半導体素子３０側に１次ボンディングを行い、端子部２０側に２次ボンディングを行うものとしており、この１次ボンディング工程以外の製造工程は、上記実施形態と同様である。
【０２０８】
本実施形態のワイヤボンディング方法においても、上記第９実施形態と同様に、ボール４０ａの形成を、０℃以上室温以下で行うことで、上記放電によるボール４０ａの形成時に形成される再結晶部４０ｂの領域を、小さくする効果を狙ったものである。本実施形態では、その冷却方法が異なるものである。
【０２０９】
すなわち、図２９に示されるように、本実施形態では、ワイヤ４０の先端部に放電処理によってボール４０ａを形成するときに、図示しないノズルなどから冷却ガス４３０をボール４０ａに当てながら、当該放電を行う。これにより、ボール４０ａの形成は、たとえば１０℃以上２０℃以下の雰囲気温度で行われることになる。
【０２１０】
本実施形態によっても、上記再結晶長さを短くして、上記立ち上がり高さを低くできるため、ワイヤ４０のループ高さを低くでき、ワイヤ流れによるショートの防止に好ましい構成を実現できる。なお、冷却ガス４３０としては、アルゴンや窒素などの不活性ガスが望ましく、その温度や種類は再結晶領域長さを確認しながら、調整する。
【０２１１】
（第１１実施形態）
図３０は、本発明の第１１実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。ここで、図３０には、１本のワイヤ４０について実線と破線との２種類の状態が示されている。
【０２１２】
上記各実施形態では、図３０中の破線で示される４箇所の屈曲部４１〜４４を有するワイヤ４０が形成されるが、本実施形態の半導体装置では、ワイヤ４０は、実線に示されるように４箇所の屈曲部４１〜４４を有するとともに、第４の屈曲点４４と第２ボンディング部である端子部２０への接続部との中間部が、端子部２０に押しつけられた形状となっている。
【０２１３】
これは、上記各実施形態では、ワイヤ４０における第２ボンディング部の接続方式が通常のワイヤボンディング方式であることによる。図３１は、端子部２０側に２次ボンディングを行うときの従来の一般的なワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。
【０２１４】
図３１に示されるように、従来方式の２次ボンディングでは、第２ボンディング部である端子部２０へのワイヤ４０の接続の際、ワイヤ４０がボンディングツール４００に押さえつけられて、第２ボンディング部の近傍のワイヤ４０部分が、ツール４００の先端形状に沿って持ち上がる。このことは、ワイヤ４０の上記ループ高さを高くすることにつながり、ワイヤ流れによるショートの抑制のためには好ましくない。
【０２１５】
そこで、本実施形態では、この第２ボンディング部近傍のワイヤ４０部分の持ち上がりを抑制するような２次ボンディング方法を提供する。図３２は、本実施形態のワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。
【０２１６】
ここで、上記半導体素子３０側に１次ボンディングを行い、端子部２０側に２次ボンディングを行うものとしている。なお、本実施形態の製造方法では、この２次ボンディング工程以外は、上記実施形態と同様のものにできる。
【０２１７】
すなわち、本実施形態の２次ボンディングでは、４箇所の屈曲点４１〜４４を形成した後、ワイヤ４０を第２ボンディング部である端子部２０に接続する前に、図３２中の破線のボンディングツール４００に示されるように、ワイヤ４０のうち第４の屈曲点４４と端子部２０へ接続される部位との中間部を、第２ボンディング部を構成する部材としての端子部２０に押し当てるように、ツール４００により変形させる。
【０２１８】
その後は、図３２中の実線のボンディングツール４００に示されるように、ツール４００からワイヤ４０を引き出し、端子部２０へワイヤ４０を接続する。これにより、上記図３０にて実線で示されるワイヤ４０が形成される。つまり、ワイヤ４０は、当該ワイヤ４０のうちの２次ボンディング部およびその近傍部が、第２ボンディング部である端子部２０に接した形となる。
【０２１９】
ここで、ボンディングツール４００によるワイヤ４０の端子部２０への押しつけは、端子部２０へワイヤ４０を接続した後に行ってもよい。
【０２２０】
すなわち、図３２中の実線のツール４００に示されるように、ワイヤ４０を端子部２０に接続した後に、図３２中の破線のツール４００に示されるように、ワイヤ４０のうち第４の屈曲点４４と端子部２０へ接続部された部位との中間部を、端子部３０に押し当てるように、ボンディングツール４００により変形させる。
【０２２１】
この場合も、上記図３０にて実線で示されるワイヤ４０が形成される。そして、これら本実施形態の２次ボンディング方法によれば、第２ボンディング部である端子部２０の近傍のワイヤ４０部分が、端子部２０に押し当てられ持ち上りが抑制された形状が、できあがる。そのため、結果として、ワイヤ４０のループ高さを低くでき、ワイヤ流れによるショートの抑制のためには好ましい形状となる。
【０２２２】
（第１２実施形態）
図３３は、本発明の第１１実施形態に係るワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。本実施形態も２次ボンディングにおいて、上記した第２ボンディング部近傍のワイヤ４０部分の持ち上がりを抑制するものであり、そのために、本実施形態では、ボンディングツール４００を変更したものである。
【０２２３】
図３３に示されるように、本実施形態では、ボンディングツール４００として、ワイヤ４０が引き出される先端部のうちワイヤ４０からみて第１ボンディング部（ここでは半導体素子３０）側に位置する部位の方が、第２ボンディング部（ここでは端子部２０）側に位置する部位よりも、幅広なものを用いる。
【０２２４】
それによれば、第２ボンディング部である端子部２０の近傍のワイヤ４０部分は、上記幅広な部分にて、端子部２０に押しつけられ、広い部分で持ち上がらない形状となる。そのため、結果として、ワイヤ４０のループ高さを低くでき、ワイヤ流れによるショートの抑制のためには好ましい形状となる。
【０２２５】
なお、上記第９実施形態または第１０実施形態の１次ボンディング方法と、上記第１１実施形態または第１２実施形態の２次ボンディング方法とを組合せて、両方行うものであってもよい。
【０２２６】
たとえば、上記放電によるボール形成を冷却して１次ボンディングを行い、各屈曲点４１〜４４を形成した後、上記ボンディングツール４００による押さえを伴う２次ボンディングを行って、ワイヤ４０の接続を完了するようにしてもよい。また、上記第１２実施形態に示されるツール４００を用いて、上記第９実施形態〜上記第１１実施形態を行ってもよい。
【０２２７】
また、上記第９〜第１２実施形態では、ワイヤ４０における半導体素子３０側の接続部が第１ボンディング部側の接続部であり、ワイヤ４０における端子部２０側の接続部が第２ボンディング部側の接続部であったが、上記第９〜第１２実施形態においても、これとは、逆に、端子部２０側の接続部を第１ボンディング部側、半導体素子３０側の接続部を第２ボンディング部側としてワイヤボンディングを行うことも可能である。
【０２２８】
（第１３実施形態）
上述したように、上記実施形態における半導体装置は、ＱＦＮ（クワッドフラット−ノンリードパッケージ）をＭＡＰ成型（一括モールド封止）したものであり、そのキャビティサイズは４０ｍｍ×６５ｍｍ〜６０ｍｍ×６８ｍｍと大型である。
【０２２９】
そのため、モールド樹脂５０の注入の下流側すなわちエアベント側にて、モールド樹脂５０の増粘が始まり、その部分のワイヤ４０が流れやすい。上記実施形態では、ワイヤループ形状の改善でその対策を取っているが、本実施形態では、さらに、キャビティに注入するモールド樹脂５０の硬化物性を改良することで、ワイヤ流れ防止に好ましい方法を提供する。
【０２３０】
封止に用いるモールド樹脂は、通常熱硬化タイプのエポキシ樹脂をベースにしているため、モールド金型の熱を受けてタブレット状の固形状態から徐々に溶融し液状となり、ある一定時間が経過すると硬化反応により粘度上昇がはじまり、やがて固体となる。その溶融状態の長さを表す指標が「ゲルタイム」である。
【０２３１】
このゲルタイムは、モールド樹脂が溶融して低粘度化してから粘度が上昇するまでの時間、すなわち、モールド樹脂がゲル状態を維持している時間である。
【０２３２】
図３４は、本発明の第１３実施形態において、モールド樹脂の流動性を表す指標であるゲルタイムを横軸にとり、ワイヤ流れ率を縦軸にとり、これらゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を模式的に示すグラフである。
【０２３３】
ここで、ワイヤ流れ率は、モールド樹脂５０による封止前に比べてモールド樹脂５０による封止後にワイヤ４０が変位した距離ｄを、上記ワイヤ長Ｌで除して１００を乗じた値、すなわち、上記図１０にて述べたように、樹脂流れによるワイヤ４０の変位ｄ１をワイヤ長Ｌで除して１００を乗じた（ｄ１／Ｌ）×１００として示される値（単位：％）である。
【０２３４】
ゲルタイムが短いということは、それだけモールド樹脂が早く固体になるということであり、モールド樹脂の流動性が悪いことを意味する。一方、ゲルタイムが長いということは、それだけモールド樹脂が固体になりにくいということであり、モールド樹脂の流動性が良いことを意味する。
【０２３５】
ここで、図３４に示されるように、ゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を示すグラフにおいて、ゲルタイムが短い方から長くなる方へ向かって２個の屈曲点（つまり、変曲点）Ｐ１、Ｐ２が並んでおり、そのうちの２番目の屈曲点Ｐ２は、下に凸となった屈曲点Ｐ２である。
【０２３６】
そして、本実施形態では、半導体素子３０と端子部２０とをワイヤ４０にて接続する工程を行った後、モールド樹脂５０による封止工程を行うが、このとき、２番目の屈曲点Ｐ２におけるゲルタイムの値を設定値とし、当該封止工程では、モールド樹脂５０のゲルタイムを当該設定値とした状態で、モールド樹脂５０による封止を行う。
【０２３７】
これは、粘度が高いなどの理由からモールド樹脂の流動性が悪いと、ワイヤを押し倒す力が大きいことに由来しており、全キャビティに渡って、モールド樹脂の流動性が良好な（つまり、粘度の低い）状態をキープできれば、キャビティ内のいずれのワイヤもその流れを抑制できるものである。
【０２３８】
図３４に示されるように、上記２個の屈曲点のうち１番目の屈曲点Ｐ１までの状態、すなわち、モールド樹脂の流動性が悪い状態であると、ワイヤが流れやすく、ワイヤ流れ率は高い状態となる。そして、ゲルタイムが、ある範囲すなわち１番目の屈曲点Ｐ１を超えると、急激にワイヤ流れ率が低減し、さらに２番目の屈曲点Ｐ２を超えると、安定した低いワイヤ流れ率となる。
【０２３９】
これは、図３４のグラフにおける２個の屈曲点Ｐ１とＰ２との間にて、ワイヤが押し流されるモールド樹脂の抵抗に閾値があることを示している。ここで、２番目の屈曲点Ｐ２よりも高い側にゲルタイムを設定してもよいが、封止工程の工数やコストなどの面より、できるだけゲルタイムは短いほうがよいので、ゲルタイムを２番目の屈曲点Ｐ１における値に設定する。
【０２４０】
さらに言うならば、ゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を示すグラフにおいては、ゲルタイムの増加につれてワイヤ流れ率が急激に減少する部分が存在する。そして、本実施形態では、この部分の始まりである上に凸となった１番目の屈曲点Ｐ１と、当該部分の終わりである下に凸となった２番目の屈曲点Ｐ２とのうち、２番目の屈曲点Ｐ２をゲルタイムの設定値とするものである。
【０２４１】
このように、本実施形態では、上記各実施形態における製造方法において、ゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を示すグラフを予め求めておき、このグラフにおいてゲルタイムが短い方から長くなる方へ向かって並ぶ屈曲点Ｐ１、Ｐ２のうち下に凸である２番目の屈曲点Ｐ２における当該ゲルタイムの値を設定値とし、モールド樹脂５０による封止工程では、モールド樹脂５０のゲルタイムを当該設定値とした状態で、当該モールド樹脂５０による封止を行う。
【０２４２】
それによれば、封止時におけるモールド樹脂５０の流動性を良好な状態に維持することができるため、モールド樹脂５０の流れによってワイヤ４０が押し流される力が弱くなり、ワイヤ流れを小さくできる。その結果、樹脂流れによるワイヤ４０の短絡を極力防止できる。
【０２４３】
次に、本実施形態における封止工程の一具体例を述べる。図３５は、ゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を実験的に求めたグラフであり、横軸にゲルタイム（単位：秒）、縦軸にワイヤ流れ率（単位：％）を示している。
【０２４４】
ここで、モールド樹脂のゲルタイムは、以下にのべるような一般的な測定方法で求めた。装置および器具としては、次のようなものを用いた。ゲルタイム試験機として日新科学（株）のＧＴ−Ｄ、表面温度計として安立計器（株）のＨＬ−３００等を用意し、さらに、木製取手が付いたステンレス製のパレットナイフ（幅２ｃｍ、厚さ約１ｍｍ、長さ１０ｃｍ）、ストップウォッチ（たとえば０．２秒の目盛のもの）、計量スプーン（摺り切りで容量１ｃｍ3を計量できるもの）を用意した。
【０２４５】
試料については、モールド樹脂のパウダーを１ｃｍ3とした。また、試験条件については、ゲルタイム試験機における熱板の温度を、モールド樹脂の硬化温度である１８０±３．０℃とした。
【０２４６】
具体的な測定方法は、まず、あらかじめゲルタイム試験機のスイッチを入れておき、表面温度計で、熱板の温度が１８０℃±３．０℃であることを確認する。次に、試料を指定のスプ−ン（１ｃｍ3）にて計量する。
【０２４７】
次に、パレットナイフのステンレスヘラの先端を熱板の表面に密着させ、６０秒以上加熱し、当該ナイフの先端部が１８０℃±３．０℃であることを確認する。そして、計量した上記試料を熱板の中央部に載せる。それと同時にストップウォッチをスタ−トさせ、手早くステンレス製ヘラで試料を上から軽く押さえる。
【０２４８】
次に、パレットナイフのステンレスヘラの先端部で試料を直径約３〜４ｃｍの円状になるように広げる。その後約２秒／周の速度で拡がることのないようにヘラを押しつけながら、円を描くように試料を練り合わせる。ここで、練り始めは軽く、終りごろは試料に粘りが出るので強く練るようにする。ここでは、練る方向は特に限定するものではないが、右回りに練る。
【０２４９】
この操作を続け、試料が硬化して試料に「ねばり」がなくなる時を終点とし、ストップウォッチを止める。測定はＮ＝２の平均値を単位（秒）で示し、試験結果とする。これにより、１回のゲルタイムの測定が終了する。
【０２５０】
そして、この測定によってゲルタイムの異なるモールド樹脂を作製した。モールド樹脂中に含まれる硬化触媒量を変えることにより、ゲルタイムを変えることができる。そして、異なるゲルタイムを有するモールド樹脂について、封止工程を行い、ワイヤ流れ率を測定し、図３５の結果を得た。
【０２５１】
なお、この時の、キャビティサイズは６０ｍｍ×６８ｍｍ、成形温度は１８０℃、注入時間は１５秒、注入圧力は９ＭＰａとした。また、ワイヤ流れ率は、エアベントに最も近いワイヤ、すなわち、成型時の樹脂流れの最下流に位置するワイヤのものとした。
【０２５２】
そして、図３５では、各ゲルタイムのモールド樹脂についてワイヤ流れ率を複数回測定した値をプロットし、各ゲルタイムにおけるワイヤ流れ率の平均を採り、これらを結ぶことによりグラフ曲線を作成している。
【０２５３】
図３５によると、ゲルタイムが４１秒を超えたところで、急激にワイヤ流れ率が減少していることがわかる。そして、ある程度以上ゲルタイムを長くしても、ワイヤ流れ率は下がらず飽和傾向にあり、上記２番目の屈曲点Ｐ２以上の領域では、実質的に極小であるといえる。
【０２５４】
つまり、この図３５に示されるグラフの例では、上記２番目の屈曲点Ｐ２における設定値は４１秒であり、ゲルタイムが設定値である４１秒に調整されたモールド樹脂を用いて封止工程を行うものである。
【０２５５】
ここで、モールド樹脂のゲルタイムを長くする方法は、モールド樹脂中に含まれる硬化触媒量を減らすことで実現できる。このことは、モールド樹脂におけるその他の基礎物性（たとえば熱膨張係数、弾性率等）が変化することがないので、他への悪影響を防止できるという利点がある。
【０２５６】
なお、上記図３５の例では、キャビティの長さ、すなわち上記ゲートから上記エアベントまでの距離は６０ｍｍであるが、例えば、その半分の３０ｍｍであれば、ゲルタイムは２０．５秒でよい。また、キャビティの長さが６０ｍｍのままであっても、たとえば、ゲートをキャビティの長さ方向の端ではなく中央に位置させれば、ゲルタイムは２０．５秒でよい。
【０２５７】
ゲルタイムを長くする方法として別案を示す。金型は、通常、温度は一定（１８０℃前後）であるが、これを、モールド樹脂の注入の開始時では、比較的高温にし、キャビティの半分くらいまで樹脂が到達したときに温度を瞬時に下げ、そして、モールド樹脂の最終充填が終わったときに温度を上げる、という一連の動作を行なうことで、ゲルタイムを長くすることができる。
【０２５８】
これは、モールド樹脂は温度によって最低溶融粘度とゲルタイムが変化することを利用したものである。温度が高いと最低溶融粘度が低くなり、ゲルタイムが短くなる。逆に温度が低いと最低溶融粘度が高くなりゲルタイムが長くなる。
【０２５９】
この特性を利用し、注入開始時は、金型の温度を１８５℃程度に高く設定し溶融粘度を小さくしてワイヤの抵抗を小さくする。樹脂がキャビティの途中にあるときには、金型の温度を１５０℃程度まで下げて、この低い溶融粘度を長い時間保持する。充填終了時は硬化を促進させるために再度温度を１８５℃程度まで昇温する。
【０２６０】
このような金型の温度制御は、たとえば金型に通電式ヒータや冷却装置を設け、これらによって金型を冷却・加熱することにより行うことも可能であるが、たとえば、金型を透明な石英ガラス等にして、ハロゲンランプ等の光源を熱源として用いれば、瞬時に金型温度を上げ下げすることが容易になる。
【０２６１】
なお、本実施形態の製造方法は、上記したように、半導体素子３０と端子部２０とをワイヤ４０にて接続する工程を行った後、封止工程を行うときに適用されるものであるが、本実施形態は、上記した各実施形態に示した製造方法における封止工程に適用が可能である。
【０２６２】
つまり、封止工程の前に、上記各実施形態に示した製造方法の要領で、半導体素子３０の搭載およびワイヤ４０の接続を行い、そのワイヤ４０について上記したものと同様に、ゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を示すグラフを求めておく。そうすれば、このグラフに基づいて、上記した各実施形態の製造方法において本実施形態の封止工程を行うことができ、本実施形態の効果を発揮することができる。
【０２６３】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、４箇所の屈曲点４１〜４４は、それぞれアイランド１０の上面１１の上方に向かってに凸となるように屈曲したものであった。ここで、ボンディングワイヤ４０全体として、アイランド１０の上面１１の上方に向かって凸となるループ形状が確保できるならば、第１〜第４の屈曲点４１〜４４の一部は、下向きに屈曲したもの、すなわち、アイランド１０の上面１０に向かう方向に凸となるように屈曲したものであってもよい。
【０２６４】
また、素子設置部としては、リードフレームのアイランド１０でなく、リードフレームにかしめられたヒートシンクであってもよい。つまり、素子設置部と端子部とが同一のリードフレームから形成されたものではなく、別体のものから形成されていてもよい。この場合、ヒートシンクの周囲に、リードフレームの端子部が配置された形となる。また、上記各実施形態は、上記した範囲以外にも、可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の上視平面図である。
【図２】上記図１に示される半導体装置におけるボンディングワイヤを拡大して示す概略断面図である。
【図３】上記第１実施形態に係る樹脂封止工程に用いる金型にワークを設置した状態を示す概略平面図である。
【図４】上記第１実施形態に係る樹脂封止工程に用いるもう一つの金型にワークを設置した状態を示す概略平面図である。
【図５】上記第１実施形態に係るワイヤボンディング工程を示す工程図である。
【図６】図５に続くワイヤボンディング工程の工程図である。
【図７】図６に続くワイヤボンディング工程の工程図である。
【図８】本発明者が試作した比較例としての半導体装置を示す概略断面図である。
【図９】屈曲点数とワイヤ流れ率との関係を調査した結果を示す図である。
【図１０】ワイヤ流れ率の定義を示す図である。
【図１１】ワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）とワイヤ間ギャップＧとの関係を調査した結果を示す図である。
【図１２】ワイヤ内の位置（ｘ／Ｌ）とワイヤ間ギャップＧの定義を示す図である。
【図１３】第４の屈曲点の位置とボンディングワイヤのたわんだ量ｄ２との関係を調査した結果を示す図である。
【図１４】ボンディングワイヤのたわんだ量ｄ２の定義を示す図である。
【図１５】第４の屈曲点による具体的な効果を示す図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、（ａ）は第１の例、（ｂ）は第２の例を示す。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。
【図１９】本発明の第５実施形態に係る半導体装置の要部を示す概略平面図である。
【図２０】上記第５実施形態に係る半導体装置の要部のもう一つの例を示す概略平面図である。
【図２１】本発明の第６実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図であり、（ａ）は第１の例、（ｂ）は第２の例を示す。
【図２２】上記図２中のＡ−Ａ概略断面図である。
【図２３】本発明の第７実施形態に係る半導体装置における要部を示す図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図２４】上記第７実施形態において各第１の屈曲点の高さを異ならせた配置形態の種々の例を示す概略断面図である。
【図２５】本発明の第８実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。
【図２６】上記第８実施形態においてループ高さＨとワイヤ流れ率との関係を調査した結果を示す図である。
【図２７】従来の一般的なワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。
【図２８】本発明の第９実施形態に係るワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。
【図２９】本発明の第１０実施形態に係るワイヤボンディング方法における１次ボンディング工程を示す工程図である。
【図３０】本発明の第１１実施形態に係る半導体装置における要部を示す概略断面図である。
【図３１】従来の一般的なワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。
【図３２】本発明の第１１実施形態に係るワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。
【図３３】本発明の第１２実施形態に係るワイヤボンディング方法における２次ボンディング工程を示す工程図である。
【図３４】本発明の第１３実施形態においてゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を模式的に示すグラフである。
【図３５】第１３実施形態においてゲルタイムとワイヤ流れ率との関係を実験的に求めたグラフである。
【図３６】従来のＭＡＰ成形技術を用いて本発明者が試作した半導体装置における樹脂封止工程を示す概略平面図である。
【図３７】ワイヤ流れの発生の様子を示す概略平面図である。
【図３８】本発明者が試作した試作品においてワイヤのたわみを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０２６６】
１０ 素子設置部としてのアイランド
１１ アイランドの上面
２０ 端子部
３０ 半導体素子
４０ ボンディングワイヤ
４０ａ ボール
４１ 第１の屈曲点
４２ 第２の屈曲点
４３ 第３の屈曲点
４４ 第４の屈曲点
５０ モールド樹脂
４００ ボンディングツール
ｄ 樹脂流れによるワイヤの変位
Ｌ ワイヤ長
Ｌ２ 第２の屈曲点距離
Ｌ３ 第３の屈曲点距離
Ｌ４ 第４の屈曲点距離
Ｋ１ 第３の屈曲点とワイヤおける端子部側の接続部とを結ぶ仮想直線
ｈｘ ワイヤにおける半導体素子側の接続部から第１の屈曲点までの高さ
Ｈ ワイヤのうち半導体素子上にて最も高さの大きい部位と半導体素子との距離としてのループ高さ
θ リバースモーション角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子（３０）と、
一面（１１）上に前記半導体素子（３０）が設置される素子設置部（１０）と、
前記素子設置部（１０）の周囲に配置された端子部（２０）と、
前記素子設置部（１０）の前記一面（１１）上にて前記半導体素子（３０）と前記端子部（２０）とを接続するワイヤ（４０）と、
前記素子設置部（１０）の前記一面（１１）側にて、前記半導体素子（３０）、前記素子設置部（１０）、前記端子部（２０）および前記ワイヤ（４０）を封止するモールド樹脂（５０）とを備え、
前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と当該ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部との間の部位が、前記半導体素子（３０）よりも上方に突出するとともに前記素子設置部（１０）の前記一面（１１）の上方に向かって凸となったループ形状をなしている半導体装置において、
前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と前記端子部（２０）側の接続部との間に、当該ワイヤ（４０）を屈曲させた屈曲点（４１〜４４）が４箇所設けられており、
これら４箇所の前記屈曲点（４１〜４４）を、前記半導体素子（３０）側の接続部から前記端子部（２０）側の接続部へ向けて第１の屈曲点（４１）、第２の屈曲点（４２）、第３の屈曲点（４３）、第４の屈曲点（４４）とし、
前記半導体素子（３０）の上方から見たときの前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と前記ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部との距離をＬとしたとき、
前記半導体素子（３０）の上方から見たときの前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と前記第２の屈曲点（４２）との距離（Ｌ２）は０．２５Ｌ以上０．３５Ｌ以下であり、
前記半導体素子（３０）の上方から見たときの前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と前記第３の屈曲点（４３）との距離（Ｌ３）は０．５Ｌ以上０．６Ｌ以下であり、
前記半導体素子（３０）の上方から見たときの前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と前記第４の屈曲点（４４）との距離（Ｌ４）は０．８５Ｌ以上０．９５Ｌ以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）は、それぞれ前記素子設置部（１０）の前記一面（１１）の上方に向かってに凸となるように屈曲したものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記素子設置部（１０）の一面（１１）を基準として、前記第４の屈曲点（４４）は、前記第３の屈曲点（４３）と前記ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部とを結ぶ仮想直線（Ｋ１）よりも上方に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部が第１ボンディング部側であり、前記ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部が第２ボンディング部側であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部が第１ボンディング部側であり、前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部が第２ボンディング部側であり、
前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）のうち前記第４の屈曲点（４４）における屈曲角度が最も小さい角度となっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ワイヤ（４０）は複数本、並列に配置されており、
これら複数本の前記ワイヤ（４０）は、前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するものであり、
これら複数本の前記ワイヤ（４０）において、個々の前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部同士が同一平面上に位置しており、且つ、個々の前記ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部同士が同一平面上に位置しており、
さらに、個々の前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部から前記第１の屈曲点（４１）までの高さ（ｈｘ）が、複数本の前記ワイヤ（４０）において隣り合うワイヤ同士で異なることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ワイヤ（４０）は複数本のものよりなり、
これら複数本のワイヤ（４０）のうち、成型時の樹脂流れの最下流の位置にて成形された前記モールド樹脂（５０）で封止されているワイヤが、前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ワイヤ（４０）のうち前記半導体素子（３０）上にて最も高さの大きい部位と前記半導体素子（３０）との距離（Ｈ）は、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記最も高さの大きい部位と前記半導体素子（３０）との距離（Ｈ）は、８０μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記距離Ｌは６ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体素子（３０）と前記端子部（２０）とを前記ワイヤ（４０）にて接続する工程は、前記半導体素子（３０）および前記端子部（２０）のどちらか一方における前記ワイヤ（４０）が接続される部位を第１ボンディング部とし、他方における前記ワイヤ（４０）が接続される部位を第２ボンディング部として、ボンディングツール（４００）を用いたワイヤボンディングを行うものであり、
前記第１ボンディング部に前記ワイヤ（４０）を接続し、次に前記ボンディングツール（４００）を用いて前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）をそれぞれ形成した後、前記第２ボンディング部に前記ワイヤ（４０）を接続するものであり、
前記ボンディングツール（４００）による前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）の形成は、前記ボンディングツール（４００）を前記第１ボンディング部の上方に移動させながら前記ワイヤ（４０）を引き出し、続いて前記ボンディングツール（４００）を前記第２ボンディング部とは反対側に移動させて前記ワイヤ（４０）を曲げるという動作を、４回繰り返し行うことにより、行われるものであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ボンディングツール（４００）の前記第１ボンディング部の上方への移動方向と前記ボンディングツール（４００）の前記第２ボンディング部とは反対側への移動方向とのなす角度（θ）が１００°であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記ワイヤ（４０）の先端部に放電処理によってボール（４０ａ）を形成し、このボール（４０ａ）を前記第１ボンディング部に接続するものであり、
前記ボール（４０ａ）の形成を、０℃以上室温以下の雰囲気温度で行うことを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を形成した後、前記ワイヤ（４０）を前記第２ボンディング部に接続する前に、
前記ワイヤ（４０）のうち前記第４の屈曲点（４４）と前記第２ボンディング部へ接続される部位との中間部を、前記第２ボンディング部を構成する部材に押し当てるように、前記ボンディングツール（４００）により変形させ、
その後、前記第２ボンディング部への接続を行うことを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記ワイヤ（４０）を前記第２ボンディング部に接続した後に、前記ワイヤ（４０）のうち前記第４の屈曲点（４４）と前記第２ボンディング部へ接続された部位との中間部を、前記第２ボンディング部を構成する部材に押し当てるように、前記ボンディングツール（４００）により変形させることを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ボンディングツール（４００）として、前記ワイヤ（４０）が引き出される先端部のうち前記ワイヤ（４０）からみて前記第１ボンディング部側に位置する部位の方が、前記第２ボンディング部側に位置する部位よりも、幅広なものを用いることを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記半導体素子（３０）と前記端子部（２０）とを前記ワイヤ（４０）にて接続する工程を行った後、前記モールド樹脂（５０）による封止工程を行うものであり、
前記モールド樹脂（５０）による封止前に比べて当該封止後に前記ワイヤ（４０）が変位した距離ｄを前記距離Ｌで除して１００を乗じた値をワイヤ流れ率としたとき、
前記モールド樹脂（５０）がゲル状態を維持している時間であるゲルタイムと前記ワイヤ流れ率との関係を示すグラフを予め求めておき、このグラフにおいて前記ゲルタイムが短い方から長くなる方へ向かって並ぶ屈曲点のうち下に凸である２番目の屈曲点における当該ゲルタイムの値を設定値とし、
前記封止工程では、前記モールド樹脂（５０）のゲルタイムを前記設定値とした状態で、前記モールド樹脂（５０）による封止を行うことを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
半導体素子（３０）と、
一面（１１）上に前記半導体素子（３０）が設置される素子設置部（１０）と、
前記素子設置部（１０）の周囲に配置された端子部（２０）と、
前記素子設置部（１０）の前記一面（１１）上にて前記半導体素子（３０）と前記端子部（２０）とを接続するワイヤ（４０）と、
前記素子設置部（１０）の前記一面（１１）側にて、前記半導体素子（３０）、前記素子設置部（１０）、前記端子部（２０）および前記ワイヤ（４０）を封止するモールド樹脂（５０）とを備え、
前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と当該ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部との間の部位が、前記半導体素子（３０）よりも上方に突出するとともに前記素子設置部（１０）の前記一面（１１）の上方に向かって凸となったループ形状をなしている半導体装置において、
前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と前記端子部（２０）側の接続部との間に、当該ワイヤ（４０）を屈曲させた屈曲点（４１〜４４）が４箇所設けられており、
これら４箇所の前記屈曲点（４１〜４４）を、前記半導体素子（３０）側の接続部から前記端子部（２０）側の接続部へ向けて第１の屈曲点（４１）、第２の屈曲点（４２）、第３の屈曲点（４３）、第４の屈曲点（４４）とし、
前記半導体素子（３０）の上方から見たときの前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と前記ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部との距離をＬとしたとき、
前記半導体素子（３０）の上方から見たときの前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と前記第２の屈曲点（４２）との距離（Ｌ２）は０．２５Ｌ以上０．３５Ｌ以下であり、
前記半導体素子（３０）の上方から見たときの前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と前記第３の屈曲点（４３）との距離（Ｌ３）は０．５Ｌ以上０．６Ｌ以下であり、
前記半導体素子（３０）の上方から見たときの前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部と前記第４の屈曲点（４４）との距離（Ｌ４）は０．８５Ｌ以上０．９５Ｌ以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）は、それぞれ前記素子設置部（１０）の前記一面（１１）の上方に向かってに凸となるように屈曲したものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記素子設置部（１０）の一面（１１）を基準として、前記第４の屈曲点（４４）は、前記第３の屈曲点（４３）と前記ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部とを結ぶ仮想直線（Ｋ１）よりも上方に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部が第１ボンディング部側であり、前記ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部が第２ボンディング部側であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部が第１ボンディング部側であり、前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部が第２ボンディング部側であり、
前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）のうち前記第４の屈曲点（４４）における屈曲角度が最も小さい角度となっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ワイヤ（４０）は複数本、並列に配置されており、
これら複数本の前記ワイヤ（４０）は、前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するものであり、
これら複数本の前記ワイヤ（４０）において、個々の前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部同士が同一平面上に位置しており、且つ、個々の前記ワイヤ（４０）における前記端子部（２０）側の接続部同士が同一平面上に位置しており、
さらに、個々の前記ワイヤ（４０）における前記半導体素子（３０）側の接続部から前記第１の屈曲点（４１）までの高さ（ｈｘ）が、複数本の前記ワイヤ（４０）において隣り合うワイヤ同士で異なることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ワイヤ（４０）は複数本のものよりなり、
これら複数本のワイヤ（４０）のうち、成型時の樹脂流れの最下流の位置にて成形された前記モールド樹脂（５０）で封止されているワイヤが、前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を有するものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ワイヤ（４０）のうち前記半導体素子（３０）上にて最も高さの大きい部位と前記半導体素子（３０）との距離（Ｈ）は、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記最も高さの大きい部位と前記半導体素子（３０）との距離（Ｈ）は、８０μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記距離Ｌは６ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体素子（３０）と前記端子部（２０）とを前記ワイヤ（４０）にて接続する工程は、前記半導体素子（３０）および前記端子部（２０）のどちらか一方における前記ワイヤ（４０）が接続される部位を第１ボンディング部とし、他方における前記ワイヤ（４０）が接続される部位を第２ボンディング部として、ボンディングツール（４００）を用いたワイヤボンディングを行うものであり、
前記第１ボンディング部に前記ワイヤ（４０）を接続し、次に前記ボンディングツール（４００）を用いて前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）をそれぞれ形成した後、前記第２ボンディング部に前記ワイヤ（４０）を接続するものであり、
前記ボンディングツール（４００）による前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）の形成は、前記ボンディングツール（４００）を前記第１ボンディング部の上方に移動させながら前記ワイヤ（４０）を引き出し、続いて前記ボンディングツール（４００）を前記第２ボンディング部とは反対側に移動させて前記ワイヤ（４０）を曲げるという動作を、４回繰り返し行うことにより、行われるものであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ボンディングツール（４００）の前記第１ボンディング部の上方への移動方向と前記ボンディングツール（４００）の前記第２ボンディング部とは反対側への移動方向とのなす角度（θ）が１００°であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記ワイヤ（４０）の先端部に放電処理によってボール（４０ａ）を形成し、このボール（４０ａ）を前記第１ボンディング部に接続するものであり、
前記ボール（４０ａ）の形成を、０℃以上室温以下の雰囲気温度で行うことを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記４箇所の屈曲点（４１〜４４）を形成した後、前記ワイヤ（４０）を前記第２ボンディング部に接続する前に、
前記ワイヤ（４０）のうち前記第４の屈曲点（４４）と前記第２ボンディング部へ接続される部位との中間部を、前記第２ボンディング部を構成する部材に押し当てるように、前記ボンディングツール（４００）により変形させ、
その後、前記第２ボンディング部への接続を行うことを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記ワイヤ（４０）を前記第２ボンディング部に接続した後に、前記ワイヤ（４０）のうち前記第４の屈曲点（４４）と前記第２ボンディング部へ接続された部位との中間部を、前記第２ボンディング部を構成する部材に押し当てるように、前記ボンディングツール（４００）により変形させることを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ボンディングツール（４００）として、前記ワイヤ（４０）が引き出される先端部のうち前記ワイヤ（４０）からみて前記第１ボンディング部側に位置する部位の方が、前記第２ボンディング部側に位置する部位よりも、幅広なものを用いることを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記半導体素子（３０）と前記端子部（２０）とを前記ワイヤ（４０）にて接続する工程を行った後、前記モールド樹脂（５０）による封止工程を行うものであり、
前記モールド樹脂（５０）による封止前に比べて当該封止後に前記ワイヤ（４０）が変位した距離ｄを前記距離Ｌで除して１００を乗じた値をワイヤ流れ率としたとき、
前記モールド樹脂（５０）がゲル状態を維持している時間であるゲルタイムと前記ワイヤ流れ率との関係を示すグラフを予め求めておき、このグラフにおいて前記ゲルタイムが短い方から長くなる方へ向かって並ぶ屈曲点のうち下に凸である２番目の屈曲点における当該ゲルタイムの値を設定値とし、
前記封止工程では、前記モールド樹脂（５０）のゲルタイムを前記設定値とした状態で、前記モールド樹脂（５０）による封止を行うことを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【公開番号】特開２００９−１２４０９３（Ｐ２００９−１２４０９３Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０２４３（Ｐ２００８−１０２４３）
【出願日】平成２０年１月２１日（２００８．１．２１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２１日（２００８．１．２１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]