半导体装置及其制造方法

专利名称：半导体装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置及其制造方法，更详细地，涉及一种包括其具备在半 导体元件内或在半导体元件之间经导线焊接(wire bonding)的半导体元件的半导体装置 及其制造方法。
背景技术：
在使用半导体二极管等半导体元件的现有半导体装置中，存在一种在一个封装 (package)内装载多个半导体元件(芯片)的情况，已提出有一种这样的利用导线焊接在多 个芯片间进行连接的方法(例如，专利文献1)。根据此专利文献1所公开的方法，在多个芯片间进行导线连接的时候，首先，作为 第一导线，被从电极图形的端子上楔形焊接(wedge bonding)在芯片的上部电极上。接着， 在此楔形焊接部之上搭接第二导线进行球形焊接。由此，成为在芯片的上部电极上连接通过球形焊接而形成的球，就能防止此部分 中导线的薄膜化，实现导线焊接的接合的强化。但是，在专利文献1中，如果在半导体元件的电极上直接进行楔形焊接，则会存在 因上述电极的膜厚较薄而不能得到稳定的接合这样的课题。并且，当是在一侧面具有正负 电极类型的半导体元件的情况下，由于一个电极面的高度比发光元件表面的高度更低，所 以一旦在上述一个电极面上进行上述楔形焊接，就会产生由毛细管(capillary)的前端部 损伤半导体元件的阶梯表面这样的不合格。此外，在专利文献1中，从楔形焊接部之上搭接 并进行球形焊接。由此，导线的楔形焊接部和半导体元件的表面之间的间隔变窄，在楔形焊 接部和半导体元件之间，存在四周部件等的散热效率会下降这样的问题。作为解决此种问题的手段，已提出一种作为导线环的球部上面即其顶上部分含导 线的一部分而熔化的状态，使用桥接此球部的上面和焊接面这样的导线环的方法(例如， 专利文献2)。根据此方法，可抑制导线的劣化、接触/短路等引起的不合格。专利文献1 :JP特开2002-353267号公报专利文献2 :JP特开2008-130863号公报

发明内容
近年来，正处于要求更高输出化、提高半导体元件(发光元件)的输出的趋势中。 因此，本发明目的在于，提供一种更良好、可靠性更高的半导体发光装置，特别地，本发明目 的在于，提供一种在其具备焊接了多个导线的半导体元件的半导体装置中，能显著实现接 合可靠性且散热性良好的半导体装置及其制造方法。本发明涉及一种半导体装置，在设置在半导体层上的电极上具有被球形焊接的第 一导线；第一导线具有在电极上接合的球部、从球部延伸并折回的折回部、和接合在球部上 的平坦部；具有被焊接在此平坦部之上的第二导线；第一导线的折回部或第二导线，在第 一导线的球部的周边部上，在与球部之间具有空隙。根据这种结构，就能够提供可实现导线的充分的接合可靠性且散热性良好的半导体装置。
此外，优选第二导线与第一导线之间具有空隙。根据这种结构，就能够提供确保导线的接合可靠性、且散热性良好的半导体装置。
此外，本发明涉及一种半导体装置，在设置在半导体层上的电极上，具有被球形焊接的第一导线；第一导线具有在电极上接合的球部、从球部延伸并折回的折回部、和接合在球部上的平坦部；具有焊接在此平坦部之上的第二导线；在上述第一导线的球部的周边部上，上述第二导线在与第一导线的折回部之间具有空隙。根据这种结构，就能够提供可实现导线的充分的接合可靠性且散热性良好的半导体装置。
此外，优选在第一导线的球部之上，几乎水平地设置第一导线或第二导线。根据这样的结构，能够提供确保导线的接合可靠性且散热性良好的半导体装置。
此外，优选在从第一导线的球部延伸的导线和球部的接触面中，最高的位置与最低的位置之间的高低差为导线的直径的二分之一以下。根据这种结构，就能够提供确保导线的接合可靠性且散热性良好的半导体装置。
此外，本发明涉及一种半导体元件的制造方法，包括在设置在半导体层上的电极之上对第一导线进行球形焊接的第一工序；以及在第一导线的球部之上对第二导线进行焊接的第二工序；在第二工序中，对第二导线进行焊接，以使其覆盖在第一导线的球部的中心点上。根据这种结构，就能够提供可实现导线的充分的接合可靠性且散热性良好的半导体装置。
发明效果
根据本发明，就能够提供一种在其具备焊接了多个导线的半导体元件的半导体装置中，能实现充分的接合可靠性且散热性良好的半导体装置及其制造方法。


图l是表示本发明的第一实施方式的半导体装置的示意性平面图。
图2是用于说明本发明的第一实施方式的半导体装置的导线接合的示意性剖面工序图。
图3A是用于说明本发明的第一实施方式的半导体装置的导线接合的示意性剖面图。
图3B是图3A的放大图。
图4A是用于说明本发明的第二实施方式的半导体装置的导线接合的示意性剖面图。
图4B是图4A的放大图。
图5A是用于说明比较例的半导体装置的导线接合的示意性剖面图。
图5B是图5A的放大图。
符号说明
lo半导体装置11半导体元件
12金属部件13保护元件
14第一导线14a第一导线的球部
14b第一导线的折回部14C第一导线的平坦部
15第二导线I8 空隙19a 窗部B2第二焊接点
16、17电极 19密封树脂
A1第一焊接点 C1第三焊接点
具体实施例方式下面，将参照附图详细地说明用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)。但 是，本发明并不限于此实施方式。第一实施方式图1是表示本发明的第一实施方式的半导体装置的示意性平面图。图2是用于说 明本发明的第一实施方式的半导体装置的导线接合的示意性剖面工序图。图3A、图3B是用 于说明本发明的第一实施方式的半导体装置的导线接合的示意性剖面图。(半导体装置)本实施方式的半导体装置的结构为至少包含半导体元件11和导线。并且，在装载 半导体元件的同时，具有连接导线的金属部件，还具有将它们一体地保持的密封树脂。通 常，导线连接在半导体元件11间、或连接在金属部件12和半导体元件11之间。导线至少 具有第一导线14和第二导线15。半导体元件11在电极16上球形焊接第一导线14，并且 在其之上焊接第二导线15。第一导线具有接合在半导体元件的电极上的球部；从球部14a 的上部的大致中央部延伸并折回的折回部；以及进一步从此折回部延伸并在球部之上接合 在从球部到折回部的导线上的平坦部14c。S卩，如图4B所示，当在从球部14a到折回部14b的第一导线14(下侧的第一导线 14)之上接合从折回部14b折回过来的第一导线14 (上侧的第一导线14)时，由于上侧的第 一导线14在球部14a的方向上受到按压力，所以在上侧的导线14上形成平坦部14c。优先 平坦部14c不仅是上侧导线14的上面而且下面也是平坦的。再有，在图4B中，虽然上侧的第一导线14与球部14a分离，但也可以根据上侧的 第一导线14和下侧的第一导线14的接合条件，使上侧的第一导线14与球部14a接触。第二导线15在第一导线14的球部14a的中心点上，被接合在第一导线14的平坦 部14c之上。在本实施方式中，在球部14a的周边部上，在第一导线14的折回部14b或第 二导线15与第一导线14的球部之间具有空隙18。由此，在能确保充分的接合状态的同时， 还能有效地使在半导体元件11及其附近产生的热释放出来。此外，在第一导线14的球部 14a之上，几乎水平地设置第一导线14或第二导线15。由此，由于能降低施加在导线上的 应力，所以能防止导线的断线等。本实施方式的半导体装置，优选用树脂最好一体地成形或密封半导体元件、导线 及金属部件等。这种树脂如果是能对半导体元件等确保绝缘性的物质的话，则可以用任何 的材料形成。不特别地限定成形或密封树脂的大小及形状。下面，详述各构成部件。(半导体元件)本发明中，不特别地限定所使用的半导体元件是由半导体构成的元件。在本发明中使用的半导体元件既可以是在相对的面上分别形成正及负的电极，也可以是在同一面侧上同时形成正及负的电极。后者时的一对电极，既可以以相同的高度 (距半导体层差不多相同的距离)配置，也可以在电极间存在高低差。在具有高低差的情况 下，由于直接楔形焊接在电极上，接合状态差，因毛细管向芯片(dice)的接触而产生损伤， 所以本发明的效果更明显地体现出来。此外，此情形的正及负的电极不必各形成一个，也可 以分别形成2个以上。也就是说，在同一面侧可以合计形成3个以上。特别地，在本发明的 半导体装置由1个半导体元件构成的情况下，在半导体层的同一面侧分别形成2个以上的 正及负的电极。由此，能进一步发挥上述的本发明的效果。虽然电极在其材料、膜厚、结构方面没有特别地限制，但例如基于可靠性这点，优 选由金形成，但也可以根据后述的导线的种类，是金、铜、铅、铝、或含它们的合金的单层结 构、叠层结构的任意一种。进一步地，也优选采用IT0(氧化铟锡)的电极。此外，在各电极的表面，也可以形成Ni、Ti、Au、Pt、Pd、W、Rh等金属或合金的单层 膜或叠层膜作为焊盘电极。虽然不特别地限定焊盘电极的膜厚，但优选其中，最终层(最表 面侧)配置Au，其膜厚为lOOnm左右以上。进一步地，也优选层叠2个以上不同的层而形成 的焊盘电极，其中，这2个以上不同的层分别包含从Ti、Rh、W及Au中选择的任何一种。在半导体装置中，既可以在一个半导体装置中仅装载一个半导体元件，也可以装 载多个半导体元件。在装载多个半导体元件的情况下，它们可以是并联、串联或是串并联的 组合等，不特别地限定连接方式。(金属部件)金属部件发挥作为用于与半导体元件电连接的电极及装载半导体元件的基板的 作用，实质上是板状即可，也可以是波形板状、具有凹凸的板状。其膜厚既可以是均勻的，也 可以是部分膜厚或部分膜薄。材料不特别限定，优选用热传导率比较大的材料(例如200W/ (m -K)左右以上)、具有比较大的机械强度的物质、或容易进行冲压压力加工或蚀刻加工等 的材料形成。通过用这样的材料形成，就能有效地释放由半导体元件产生的热。具体地可 列举铜、铝、金、银、钨、铁、镍等金属或铁-镍合金、磷青铜等的合金等。此外，为了更有效地 取出来自装载的半导体元件的光，而优选对金属部件的表面实施反射电镀。此外，金属部件 除板状外，还可以是形成在陶瓷和玻璃环氧树脂等表面的镀金层。通常在1个半导体装置中具备2根以上金属部件。这些2个金属部件通过使它们 彼此电隔离，就能作为正负一对的电极起作用。此外，也可以是半导体元件的数目+1根以 上。金属部件除搭载半导体元件、与半导体元件连接的区域外，也可以具有作为与外 部连接的引线端子而延长的区域。引线端子根据本发明的半导体装置的安装类型(例如， 侧视型(side view type)、顶视型(top view type)等)、使用形式，可进行适当的弯曲、变 形。(导线)导线是用于在形成在半导体元件的表面的电极和金属部件之间、半导体元件间、 半导体元件内的电极间等进行电连接(焊接)的导电部件。特别地，在半导体元件间进行 连接的情况下，优选在半导体元件的同极的电极间连接。在本发明中，在2个点间的导线中，将作为起点接合的点称为第一焊接点，将作为 终点接着连接的点称为第二焊接点。
第一焊接点是在半导体元件的电极上对导线熔化而形成的球或块进行焊接。将如 此被球形焊接的导线的连接部分称为球部。此外，在第二焊接点中，导线不通过球连接。将此第二焊接点中的导线的连接部分 称为楔形接合部。再有，优选将第二焊接点(或楔形接合部)与金属部件接触地配置在金 属部件的正上方。此外，在第二焊接点被配置在半导体元件的电极上的情况下，优选至少通 过球部进行配置。虽然焊接点通常是指半导体元件的电极表面或构成半导体装置的金属部件表面 的一部分区域，但在形成多个导线的时候，也包含被焊接的区域，例如导线上或球部上。在本发明中，导线至少具有第一导线和第二导线。第一导线是指连接第一焊接点、 和第二焊接点的导线。此外，第二导线是连接第一导线的球部的上方、和第三焊接点的导 线。在1个半导体装置中可以形成多个对应这样的第二导线的部位。如上所述，第一导线14具有在半导体元件的电极之上被球形焊接的球部14a，并 且具有导线延伸并折回以便从球部14a的上方向与成为导线的终点的点(即第二焊接 点)相反方向突出的折回部14b ；和形成在从折回部14b向球部14a上延伸的导线上面的 平坦部14c。在将该导线向球部14a的方向推压时形成平坦部14c，以便在从球部14a延 伸到折回部14b的导线14(下侧的导线14)上接合从折回部14b延伸到第二焊接点的导线 14 (上侧的导线14)。球部的14a的直径根据半导体装置和其所搭载的电极的大小适当进行调节，例如 为50 ii m 100 ii m左右。此外，优选折回部14b不比球部14a的周边部更过大地突出出来， 例如，球部14a的直径是上述范围的时候，优选从球部14a的中心到折回部14b的前端的距 离为lOiim lOOiim左右。平坦部14c被配置在球部的中心点上。优选第一导线14从平坦部14c向成为导线14的终点的点的方向，沿几乎水平方 向延伸。在此，几乎水平方向是指相对对导线(下侧的导线14)进行球形焊接的球部14b 的面为几乎平行的方向。此外，优选球部的上面即第一导线14 (下侧的第一导线14)和球部14a相接合的 接触面的最高的位置与最低的位置之间的高低差是第一导线14的直径的二分之一以下。 即，优选从球部延伸的线状的导线在与球部接合时，如图5B所示，无较大弯曲、变形地接
1=1 o此外，优选在导线的折回部14b和球部14a之间、以及在从平坦部14c延伸的第二 导线和球部14a之间设置空隙18。由此，在能确保充分的接合状态的同时，还能使散热性良 好。空隙18含有在其侧面的一部分中通过折回第一导线(通过形成导线的折回部 14b)而产生的曲面。相对第一导线14的平坦部14c，几乎水平地设置第二导线15的前端区域(接合在 第一导线上的区域)。虽然第二导线15在第一导线的球部14a的中心点上与第一导线14 接合，但优选在第一导线的球部14a的周边部上，在与第一导线的球部14a之间具有空隙。 由此，在能确保充分的接合状态的同时，还能使散热性良好。在此空隙的部分中也可以存在 密封树脂。优选导线是与半导体元件的电极的欧姆性良好、机械的连接性良好、电传导性及热传导性良好的材料。作为热传导率，优选为0. Olcal/S-cm2 °C /cm左右以上，更优选为 0. 5cal/S-cm2-°C /cm左右以上。如果考虑作业性等，则优选导线的直径为10iim 45iim 左右。作为这样的导线的材料，例如可列举金、铜、钼、铝等金属及它们的合金。在所有当中， 基于接合可靠性、接合后的应力缓和等观点，优选金。(制造方法)本实施方式的半导体装置的制造方法包括对第一导线进行球形焊接的第一工 序；和在第一导线的球部之上对第二导线进行焊接的第二工序。作为为了实现本实施方式的导线连接而使用的导线焊接法，虽然没有特别地限 定，但通常适合利用热压接导线焊接、超声波兼用热压接导线焊接等。以下详述各工序。(第一工序)在作为第一焊接点的半导体元件的电极之上接合(压接)由导线的熔化所形成的 球。进一步在球上压接从此被压接的球延长的导线的另一部分，向第二焊接点的方向拉伸 上述导线，连接在第二焊接点上。首先，此第一工序将导线穿过毛细管等夹具(jig)，利用通过瞬间放电等产生的高 温，使其前端熔化并生成导线的球。不特别限定温度，可根据使用的导线的材料、粗细度等 调整温度。例如可列举360°C左右以下的温度。不特别限定球的大小，通常为导线的直径的 2 20倍左右的直径，优选2 10倍左右的直径，更优选2 5倍左右的直径。接着，将此球压接在金属部件或电极表面上。再有，在工序的说明中，为了与形成 在导线的前端的接合前的球相区别，将通过压接接合在焊接点的球称为压接球。在本发明 中，如上所述，规定此压接点(接合点)为第一焊接点。例如考虑金属部件或电极表面的球 的直径的宽度，能适当调整此时的负载。此外，此时也可以边施加超声波边压接。接着，为了向与成为连接的终点的点(即第二焊接点)相反方向拉伸第一导线而 形成折回部，使毛细管向相反方向移动。此时的相反方向包含相对朝着第二焊接点的方向 150 210°左右的范围。此时的拉伸量即毛细管的移动长度优选为10 100 iim左右。此 外，将从第一球部的中心点到向与第二焊接点相反方向移动的毛细管的中心为止的水平距 离称为毛细管的倒退量。毛细管的倒退量，在第一导线的球部的直径为50 y m 100 y m左 右的时候，优选为10 lOOiim左右。由该位移量和毛细管的倒退量决定从球部的中心部到折回部的端部为止的距离 即折回部的长度。此后，在此拉伸的位置使毛细管上升到任意的高度后，使其移动以便返回球(压 接球)的正上方，然后再使其下降，由此，使毛细管压接在在球上与压接球接合的第一导线 上，使从压接球延长的第一导线的另一部分即拉伸的部分的导线压接在在压接球上与压接 球接合的第一导线上。其结果，能使球表面及位于其附近的第一导线的表面基本上平坦。 此情况下，虽然也可以边施加超声波边压接，但优选不施加超声波进行压接。这是因为超声 波的施加常使导线变细，会导致接合可靠性的下降。此外，通过在压接球上将第一导线的一 部分与第一导线的另一部分压接，来减少导线的向上方向的延伸(占有的空间)，例如设接 合的第一导线的一部分和另一部分的合计的高度为距压接球底面为导线直径的1. 0 5. 0 倍左右的高度，基于其它的观点，可使其停留在压接球的高度的1倍至5倍，更优选1倍至3倍程度以内的高度。接着，从压接球的正上向第二焊接点拉伸导线，并接合在第二焊接点上。此时的接 合，可边施加超声波或不施加超声波进行接合。(第二工序)第一工序后，在第一导线的球部之上焊接第二导线。也可以将第二导线球形焊接在处于与第一、第二焊接点不同的位置的第三焊接点 上后，之后，向第一焊接点的方向拉伸，并焊接在第三焊接点上。此第二工序与第一工序相同，首先将导线穿过毛细管等夹具，利用通过瞬间放电 等产生的高温，使其前端熔化并生成导线的球。不特别限定温度，可根据使用的导线的材 料、粗细度等调整温度。例如可列举360°C左右以下的温度。球的大小不特别限定，通常为 导线的直径的2 20倍左右的直径，优选2 10倍的左右的直径，更优选2 5倍左右的直径。接着，将此球压接在金属部件或电极表面上。在本发明中，如上所述，将此压接点 (接合点)规定为第三焊接点。例如考虑金属部件或电极表面的球的直径的宽度，可适当调 整此时的负载。此外，此时也可以边施加超声波边压接。此外，也可以与第一工序相同，压 接通过导线的熔化而形成的球，将从此压接球延长的导线的另一部分进一步压接在第二导 线上，由此，在第二导线的球部的表面形成平坦部。接着，使毛细管从第三焊接点上移动到第一导线的球部上。此时，优选从第一导线 的球部的中心点的正上方移动到向与第二导线的球部相反方向偏离的位置。此时的相反方 向包含相对从第一导线的球部的中心点朝着第二焊接点的方向150 210°左右的范围。 在此，在使毛细管从第三焊接点上移动到第一导线的球部上的状态中，将从第一导线的球 部的中心点到毛细管的中心为止的水平方向的距离称为毛细管的位移量。此毛细管的位移 量，在第一导线的球部的直径为50 ii m 100 ii m左右的时候，优选为40 80 y m左右。由 该位移量和上述的毛细管的倒退量决定从球部的中心部到折回部的端部为止的距离即折 回部的长度。接着，通过使毛细管下降，在第一导线的球部之上压接毛细管，将第二导线焊接在
第一导线上。如此，由于通过以使毛细管的中心偏离第一导线的球部的中心的状态进行压接， 就能将毛细管的切面(face)推压在第一导线的球部的中心点上，所以能防止在球部的周 边部施加过多的负载。此外，由此，焊接第二导线，以使其覆盖在第一导线的球部的中心点 上。焊接时的负载优选40 80gf。由此，能确保良好的接合状态。再有，如果在毛细管的中心位于第一导线的球部的中心点上的状态下、即毛细管 的位移量为0(零)的状态下进行第二导线的焊接的话，则因毛细管的中心是提供导线的材 料的部分，所以不能由毛细管推压球部的中心。由此，由于在球部的周边部上施加毛细管的 压力，所以例如如图5A、图5B所示，就会成为导线被推压在球部的周边部上的状态。由此， 成为也推压从此球部延伸的第一导线的情形，存在成为导线劣化的原因的情况。在本发明的半导体装置中，虽然在互不相同的任意的2点间可2次以上应用从上 述的球的生成到向第二焊接点的接合为止的一连串方法，但优选根据搭载的半导体元件的 数目、半导体元件的电极的形态、半导体元件的连接形态等，进行3次、4次，以及这些以上的应用。此外，基于其它的观点，优选对1个半导体元件设定总共3点以上的第一焊接点和 /或第二焊接点，更优选分别设定各2点以上。第二实施方式图4A、图4B是用于说明本发明的第二实施方式的半导体装置的导线接合的示意 性剖面图。第二实施方式的半导体装置与上述的第一实施方式的半导体装置相比，第一导线 14及第二导线15的结构不同。即，在第一导线的折回部14b与球部14a相接这点上不同。 对于与第一实施方式相同的部件付与相同的符号，省略与第一实施方式重复的说明。本实施方式的半导体装置的结构为至少含有半导体元件和导线。导线至少具有第 一导线14和第二导线15。半导体元件在电极上对第一导线14进行球形焊接，还在其之上 焊接第二导线15。第二导线15在第一导线14的球部14a的中心点上与第一导线14接合。 在第一导线14的球部14a之上，几乎水平地设置第一导线14或第二导线15。由此，由于能 降低对导线施加的应力，所以能防止导线的断线。在本实施方式中，第二导线与第一导线的折回部14b之间具有空隙18。具体地，优 选第一导线及第二导线在第一导线的球部14a的周边部上，在第一导线的折回部14b和第 二导线15之间设置空隙18。 由此，在能确保充分的接合状态的同时，还能更有效地使在半 导体元件及其附近产生的热释放出来。本实施方式的导线连接，例如能通过调节在第一导线之上焊接第二导线时的负 载、相对第一导线的球部的毛细管的倒退量和位移量等来实现。具体地，通过减小倒退量， 就能缩短折回部的长度，由此，能推压折回部使其接在球部上。下面，根据附图，详细地说明本发明的半导体装置的实施例。实施例1图1表示实施例1的半导体装置的示意性平面图。图2是用于说明实施例1的半 导体装置的导线接合的示意性剖面工序图。此外，图3A、图3B是用于说明实施例1的半导体装置的导线接合的示意性剖面图。如图1所示，此实施例的半导体装置10结构为包括半导体元件(发光元件)11、 板状的金属部件12、分别电连接在半导体元件11和金属部件12之间以及电连接在半导体 元件11间的导线、和将它们一体地进行树脂密封的密封树脂19。在此半导体装置10中，具 有由可反射来自半导体元件的光的部件构成的反射性部件、和填充在承载设置在此反射性 部件上的半导体元件的凹部内的透光性部件。在密封树脂19的内部，还装载有与金属部件 12电连接的保护元件13。导线具有被球形焊接在半导体元件11的电极16上的第一导线14、和进一步在其 上焊接的第二导线15。第一导线14及第二导线15的前端，与第一导线14的球部14a之间 具有空隙18。第一导线及第二导线使用直径25 y m的导线。金属部件12是由铝合金制成的板状体，具备装载半导体元件11的区域、和自此向 一方向延长的区域。夹持金属部件12的一部分而一体地以接近长方体的形状(纵3mmX横3mmX高 0. 85mm)进行密封树脂19的成型体的成型。成型体在其中央附近具有近似圆形(直径3mm)的窗部19a。在窗部19a内，露出金属部件12的一部分，在露出的金属部件12上装载半导 体元件11。再有，在窗部19a内埋设(填充)透光性树脂(未图示)。半导体元件11，在其表面上形成2个电极，各电极通过导线分别与金属部件12或 其它的电极电连接。导线通过导线焊接直接接合在金属部件表面或电极表面上。如图2所示，第一导线14在作为第一焊接部A1的半导体元件11的电极16上，使 由导线熔化而形成的球压接在电极表面上，使从此压接球延长的第一导线的另一部分进一 步在压接球上与第一导线压接(球部)，向作为第二焊接点B2的金属部件12的方向延长， 接合(楔形接合部)在金属部件12的表面上。也就是说，在第一焊接部A1中，在与第二焊 接部B2相反侧，形成由导线形成的环形状的折回部，此压接球表面/顶上部分是含有导线 的一部分且被磨损的状态，成为比较平坦化的形状。首先，此第一导线14的接合将导线穿过毛细管(未图示)，利用通过瞬间放电等产 生的高温，使其前端熔化并生成导线的球。接着，在电极表面上压接此球进行接合。规定此压接点为第一焊接点A1。球的直 径设为70 u m。接着，按照图2的虚线箭头标记，使毛细管从压接点上升，放出导线，为了向与第 二焊接点B2相反方向拉伸，使毛细管向相反方向水平移动约50 ym。此后，使毛细管上升并移动到球正上方，放出导线，在球上将毛细管与第一导线压 接，由此，使从压接球延长的导线的另一部分进一步在压接球上与第一导线压接，使球表面 及位于其附近的导线变得基本上平坦。接着，按照图2的实线箭头标记，使毛细管上升并放出导线，使毛细管向与第二焊 接点B2相反方向水平移动，再次使其上升并放出导线，通过压接球的正上方，在向第二焊 接点B2水平移动并下降的同时，拉伸导线，将其接合在第二焊接点B2上。由此，形成跨接 第一焊接点A1和第二焊接点B2的第一导线14。在本半导体装置中，在电极16的第一焊接点A1之上，在此电极16和另一电极 17 (第三焊接点C1)之间设置第二导线15。此第二导线15的接合通过进行上述的一连串 的工序，就能使第二导线15的球部的表面与上述的第一导线14的球部相同，成为平坦化的 形状。此外，第二导线15的终点虽然是在半导体元件11上的电极16之上，但已作为第一 导线14的球部而形成压接球，由于此压接球是平坦的形状，所以发挥焊盘电极这样的电极 保护的作用，可进行第二导线15的接合。在本实施例中，在第一导线14的球部之上接合第二导线15时，设毛细管的位移量 为80 y m，通过40gf的负载进行焊接。在如此构成的半导体装置10中，在第一导线14的球部之上，几乎水平地设置第一 导线14或第二导线15。此外，第一导线14的折回部及第二导线15，在第一导线的球部的 周边部上与球部之间具有空隙18。在本实施例的半导体装置10中，在能使导线的接合状态良好的同时，还能使导线 的球部附近的热有效地释放出来。制作25个与实施例1相同的半导体装置，作为热循环(heat cycle)试验，进行 3000次-40度(°C)1分钟、100度(°C)1分钟的循环。试验后，确认在实施例1的半导体 装置中没有出现断线的装置。
比较例图5A、图5B是放大比较例的半导体装置的一部分的示意性剖面图。在将第二导线15焊接在第一导线14之上时，以毛细管的中心位于第一导线14的 球部14a的中心点上的状态、即毛细管的位移量为0，进行焊接。其结果，在第一导线14的球部14a之上，第一导线14及第二导线15几乎水平地 不分离，成为通过由毛细管的切面强压球部的中心部的周边，从而被推压在球部的周边部 上的状态。比较例的半导体装置与实施例1的半导体装置比较，在可靠性试验中，处于导线 容易断线的趋势中。实施例2在此实施例中，除在第一导线之上焊接第二导线时将毛细管的位移量变更为 60 ym外，实质上以与实施例1相同的制造方法，制作相同的半导体装置。此实施例的半导体装置结构为包括半导体元件、板状的金属部件、分别电连接在 半导体元件和金属部件之间以及电连接在半导体元件间的导线、和将它们一体地进行树脂 密封的密封树脂。在此半导体装置中，在密封树脂的内部，还搭载有与金属部件电连接的保 护元件。导线具有被球形焊接在半导体元件的电极上的第一导线、和进一步在其上焊接的
第一导线。在此半导体装置中，在第一导线的球部之上，几乎水平地设置第一导线或第二导 线。此外，第一导线的折回部及第二导线在第一导线的球部的周边部上，与球部之间具有空 隙。在本实施例的半导体装置中，也能在使导线的接合状态良好的同时，还能使导线 的球部附近的热有效地释放出来。实施例3在此实施例中，除在第一导线之上焊接第二导线时将毛细管的位移量变更为 40 ym外，实质上以与实施例1相同的制造方法，制作相同的半导体装置。此实施例的半导体装置结构为包括半导体元件、板状的金属部件、分别电连接在 半导体元件和金属部件之间以及电连接在半导体元件间的导线、和将它们一体地进行树脂 密封的密封树脂。在此半导体装置中，在密封树脂的内部，还搭载有与金属部件电连接的保 护元件。导线具有被球形焊接在半导体元件的电极上的第一导线、和进一步在其上焊接的
第一导线。在此半导体装置中，在第一导线的球部之上，几乎水平地设置第一导线或第二导 线。此外，第一导线的折回部及第二导线在第一导线的球部的周边部上，与球部之间具有空 隙。在本实施例的半导体装置中，也能在使导线的接合状态良好的同时，还能使导线 的球部附近的热有效地释放出来。工业实用性本发明的半导体装置通过搭载半导体元件，不仅能用于在传真机、复印机、人工扫描仪等的图像读取装置中使用的照明装置，还能用于照明用光源、LED显示器、携带电话机 等背光光源、信号机、照明式开关、车载用刹车灯、各种传感器及各种指示器等各种各样照 明装置中。 此外，本发明的半导体装置不仅使用于半导体装置，也能广泛地使用于IC、存储器 等各种半导体装置的导线焊接中。
权利要求
一种半导体装置，在设置在半导体层上的电极上，具有被球形焊接的第一导线，该第一导线具有在上述电极上接合的球部、和从该球部延伸并折回的折回部，延伸到该折回部的部分和从该折回部延伸的部分在上述球部上相接触，在上述球部之上具有与上述第一导线焊接的第二导线，在上述球部的周边部上，在上述第一导线的折回部或上述第二导线与上述球部之间具有空隙。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 上述第二导线与上述第一导线之间具有空隙。
3.一种半导体装置，在设置在半导体层上的电极上，具有被球形焊接的第一导线，该第一导线具有在上述电极上接合的球部、和从该球部延伸并折回的折回部，延伸到 该折回部的部分和从该折回部延伸的部分在上述球部上相接触， 在上述球部之上具有与上述第一导线焊接的第二导线，在上述球部的周边部上，在上述第一导线的折回部和上述第二导线之间具有空隙。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 从上述第一导线的上述折回部延伸的部分在上述球部上具有平坦部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 在上述第一导线的球部之上，水平地设置上述第一导线或第二导线。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，从上述第一导线的球部延伸的导线和上述球部的接触面的最高的位置与最低的位置 之间的高低差为上述第一导线的直径的二分之一以下。
7.一种半导体装置的制造方法， 包括第一工序，在设置在半导体层上的电极之上对第一导线进行球形焊接；以及 第二工序，在上述第一导线的球部之上对第二导线进行焊接，在上述第二工序中，对上述第二导线进行焊接，以使其覆盖在上述第一导线的球部的 中心点上。
全文摘要
本发明的目的在于，提供一种能实现充分的接合可靠性且散热性良好的半导体装置及其制造方法，其中，该半导体装置包括焊接了多个导线的半导体元件。本发明的半导体装置的特征在于，在设置在半导体层上的电极上具有被球形焊接的第一导线，该第一导线具有接合在上述电极上的球部、和从该球部延伸并折回的折回部，延伸到该折回部的部分和从该折回部延伸的部分在上述球部上相接触，在上述球部之上具有在上述第一导线上焊接的第二导线，在上述球部的周边部上，在上述第一导线的折回部或上述第二导线与上述球部之间具有空隙。
文档编号H01L21/60GK101877337SQ20101017059
公开日2010年11月3日 申请日期2010年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者白滨聪 申请人:日亚化学工业株式会社