本发明涉及一种半导体装置及半导体装置制造方法。
背景技术：
以往，对于彼此不同的电极对密集地配置的半导体组件而言，提出了通过注入密封材料来防止引线彼此接触的技术(例如，参照专利文献1～3)。
专利文献1：日本特开2008-103685号公报
专利文献2：日本特表2005-532672号公报
专利文献3：日本特开2011-3764号公报
技术实现要素：
技术问题
研究探讨了在同一电极对之间流通大电流的情况下，利用多个引线以并列的方式连接在电极彼此之间，但是现有技术不支持这种连接方式。
技术方案
本发明的第一方式在于，提供一种半导体装置，其具有半导体芯片、第一电极对、和具有以并列的方式电连接在第一电极对的电极之间的多个键合线的第一引线组、对半导体芯片、第一电极对及第一引线组进行注塑密封的密封部，第一引线组的多个键合线以伴随着从平行于半导体芯片的面的面内方向的第一方向的近前侧朝向里侧而变长、并且在第一方向观察时近前侧的键合线的各部位处的高度不超过里侧的键合线的对应部位处的高度的形状进行接线。
在本发明的第二方式中，提供一种半导体装置制造方法，其具有：固定工序，固定第一电极对的电极彼此的相对位置；连接工序，利用包含多个键合线的第一引线组以并列的方式电连接在第一电极对的电极之间；和密封工序，从第一方向向容纳半导体芯片、第一电极对及第一引线组的注塑模具注入注塑材料而进行密封，第一引线组的多个键合线以伴随着从第一方向的近前侧朝向里侧而变长、并且在从第一方向观察时近前侧的键合线的各部位处的高度不超过里侧的键合线的对应部位处的高度的形状进行接线。
上述发明内容没有列举本发明的所有特征。这些特征组的子组合也可成为本发明。
附图说明
图1表示本实施方式的半导体装置。
图2是表示从第一方向的近前侧观察半导体装置时的第一引线组的多个键合线。
图3是表示本实施方式的半导体装置的制造方法。
图4是表示进行连接工序后的状态的半导体装置。
图5是表示从第一方向的近前侧观察进行连接工序后的状态的半导体装置时的第一引线组的多个键合线的一个例子。
符号说明
100半导体装置、101半导体芯片、111引线框架、112焊料、121第一电极对、122第二电极对、123第三电极对、124第四电极对、131第一引线组、132第二引线组、133第三引线组、134第四引线组、140密封部、1110引线框架主体、1111引线框架段、1115外部端子、1210电极、1211电极、1215第一导体、1220电极、1221电极、1225第二导体、1230电极、1231电极、1235第三导体、1240电极、1241电极、1245第四导体、1310键合线、1320键合线、1330键合线、1340键合线、1400注入痕迹
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，以下的实施方式不限定专利权利要求的发明。另外，在实施方式中所说明的特征的全部组合未必都是本发明的解決方案所必须的。
图1表示本实施方式的半导体装置100。半导体装置100是半导体组件，作为一个例子，具有5mm×5mm或8mm×8mm的平面尺寸。半导体装置100具有半导体芯片101、引线框架111、第一电极对121～第四电极对124、第一引线组131～第四引线组134、以及密封部140。
半导体芯片101是具有一个或多个半导体元件的芯片。在本实施方式中，作为一个例子，半导体芯片101可以是具有晶体管、二极管、电容器或晶闸管等一种元件的单功能分立芯片，也可以是包含ic电路等的多功能芯片。半导体芯片101可以配置在引线框架111上。
引线框架111是支承半导体芯片101的部件。引线框架111可以具有引线框架主体1110、多个引线框架段1111、多个外部端子1115。
引线框架主体1110形成为矩形板状，在中央部的上表面支承半导体芯片101。可以在半导体芯片101与引线框架主体1110之间设置焊料112。
多个引线框架段1111可以分别形成为板状，彼此分离并且与引线框架主体1110分离配置。作为一个例子，多个引线框架段1111可以与引线框架主体1110配置在同一面内。
多个外部端子1115是向后述的密封部140的外部露出的端子。在本实施方式中，作为一个例子，多个外部端子1115的一部分可以与引线框架主体1110一体化，另一部分分别与多个引线框架段1111一体化。
多个外部端子1115可以是半导体装置100的电源端子、接地端子或信号端子。在此，电源端子可以是流通来自未图示的电源的电流或流向电源的电流的端子。在半导体装置100存在多个端子的情况下，电源端子可以是流通的电流量比其他端子大的端子。信号端子可以是进行控制信号等的输入输出的端子。
需要说明的是，引线框架111可以由在散热性及导电性方面优良的金属(作为一个例子，是铜)等形成。例如，引线框架111可以通过对金属板进行冲压加工而形成。
第一电极对121～第四电极对124是彼此不同的电极对。第一电极对121～第四电极对124可以分别沿第一方向y分离地配置，并且在从第一方向y观察时具有分离(在本实施方式中，在从第一方向y观察时沿左右方向分离)的电极。
第一电极对121具有电极1210、1211。电极1210可以由半导体芯片101具有，也可以设置于半导体芯片101。例如，电极1210可以在半导体芯片101的上表面露出。电极1210可以是半导体芯片101的电源电极或接地电极。
取而代之，电极1210可以设置在引线框架111上，与半导体芯片101的上表面或下表面的端子连接。例如，电极1210可以在引线框架主体1110上经由由绝缘层及导电层形成的布线图案(未图示)与半导体芯片101的下表面的端子连接。
电极1211可以由第一导体1215具有，也可以设置在第一导体1215上。例如，电极1211可以在第一导体1215的上表面露出。第一导体1215可以是多个引线框架段1111中的任一个。与该引线框架段1111一体化的外部端子1115是半导体装置100的电源端子或接地端子。需要说明的是，电极1211可以与电极1210一起设置于半导体芯片101。
与以上的第一电极对121相同地，第二电极对122具有电极1220、1221，第三电极对123具有电极1230、1231，第四电极对124具有电极1240、1241。电极1220、1230、1240可以设置于半导体芯片101，电极1221、1231、1241可以分别设置于第二导体1225、第三导体1235、第四导体1245。第二导体1225、第三导体1235、第四导体1245可以是多个引线框架段1111中的任一个。
第一引线组131～第四引线组134可以是彼此不同的引线组，连接各电极对。
第一引线组131以并列的方式电连接在第一电极对121的电极1210、1211之间。第一引线组131具有多个(在本实施方式中，作为一个例子为四根)键合线1310。由此，利用多个键合线1310以并列的方式连接在电极1210、1211之间，从而减小各键合线1310的线径，并且能够将电极1210、1211之间的电流容量维持得很大。键合线1310的线径为50μm以下，作为一个例子可以为18μm、20μm等。需要说明的是，如果相邻的键合线1310彼此接触，则阻抗等可根据设计值而变化，因此，在本实施方式中，从维持动作特性的观点来看，键合线1310彼此可以处于非接触状态。
为了使键合线1310彼此成为非接触，多个键合线1310伴随着从与半导体芯片101表面的面内方向平行的第一方向y的近前侧朝向里侧而变长。另外，多个键合线1310以使从第一方向y观察时近前侧的键合线1310的各部位处的高度不超过里侧的键合线1310的对应部位处的高度的形状进行接线。在后面对第一方向y进行详细说明。在此，键合线1310的各部位可以是除了键合线1310的端部以外的中间部分的各部位。另外，键合线1310的各对应部位可以是例如距一端的布线长度/全长的比例相等的部位。
对于多个键合线1310中的至少一个、作为一个例子是多个键合线1310的每个而言，例如沿第一方向y注入密封部140的注塑材料的结果是，可以朝向第一方向y的里侧倾斜。例如，多个键合线1310可以形成为伴随着与相对于第一电极对121的连接部位分离而朝向第一方向y的里侧的弧状。
键合线1310相对于电极1210的各连接部位可以沿第一方向y并列，也可以伴随着从第一方向y的近前侧朝向里侧与相对于电极1211的连接部位分离。同样地，键合线1310相对于电极1211的各连接部位可以沿第一方向y并列，也可以伴随着从第一方向y的近前侧朝向里侧与相对于电极1210的连接部位分离。键合线1310相对于电极1210的各连接部位、以及键合线1310相对于电极1211的各连接部位在从第一方向y观察时，可以沿左右方向分离地配置。另外，键合线1310相对于电极1210、1211的各连接部位可以等间隔地配置。例如，第一方向y上的各键合线1310的连接部位的间隔可以是线径(作为一个例子，是18μm、20μm等)以上，也可以是2mm或1mm以下。通过增大连接部位的间隔，防止因年久恶化、温度条件等使键合线1310之间的接触状态变化而导致动作特性改变。另外，通过减小连接部位的间隔，能够使半导体装置100小型化。
键合线1310可以由金、银、铜、铝等导电性金属形成。需要说明的是，在本实施方式中，作为一个例子，第一电极对121的电极1210、1211之间，仅利用第一引线组131的多个键合线1310来进行引线键合。
第二引线组132～第四引线组134分别具有将第二电极对122～第四电极对124的电极之间电连接的一根键合线1320～1340。键合线1320～1340可以是与键合线1310相同的引线。对于这些键合线1320～1340中的至少一个、作为一个例子各键合线可以例如在沿第一方向y注入密封部140的注塑材料之后的结果是，朝向第一方向y的里侧倾斜。例如，键合线1320～1340可以形成为伴随着从相对于电极对122～124的连接部位离开而朝向第一方向y的里侧的弧状。
密封部140对半导体芯片101、引线框架111、第一电极对121～第四电极对124及第一引线组131～第四引线组134等进行注塑密封。密封部140可以由固化的树脂形成。作为树脂，可以使用例如环氧树脂、马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、异氰酸酯树脂、氨基树脂、酚醛树脂、硅系树脂等这样的绝缘性的热固化性树脂。树脂可以包含无机填料等添加物。
在本实施方式中，作为一个例子，密封部140在从第一方向y观察时具有矩形的形状，但也可以具有菱形等其他形状。密封部140可以在第一方向y的近前侧的端部具有注塑材料的注入痕迹1400。例如，密封部140可以在第一方向y的近前侧及里侧各自的端部分别具有注塑材料的注入痕迹1400或排出痕迹(未图示)。换言之，第一方向y可以是从靠近注入痕迹1400一侧朝向远离一侧的方向，例如，可以是从注入痕迹1400朝向排出痕迹的方向。
在此，注塑材料的注入痕迹1400可以是在向成形模具注入注塑材料而将密封部140甚至半导体装置100成形后切断、去除在成形模具的浇口部分固化而成的注塑材料而形成的痕迹。另外，注塑材料的排出痕迹可以是切断、去除在用于对成形模具内进行抽真空的抽吸口固化而成的注塑材料而形成的痕迹。在本实施方式中，注入痕迹1400及排出痕迹可以是由锯齿状的轮廓或变形的轮廓包围的形状，可以是大致圆形也可以是多边形。排出痕迹的面积可以小于注入痕迹1400的面积。对于注入痕迹1400及排出痕迹的表面而言，露出固化的注塑材料的内部的结果是，表面粗糙度大于密封部140的其他区域的表面的表面粗糙度。
根据以上的半导体装置100，以并列的方式连接在第一电极对121之间的多个键合线1310以伴随着从与半导体芯片101表面的面内方向平行的第一方向y的近前侧朝向里侧而变长、并且在从第一方向y观察时近前侧的键合线1310的各部位处的高度不超过里侧的键合线1310的对应部位处的高度的形状进行接线。因此，防止在密封部140内沿第一方向y相邻的键合线1310彼此因年久恶化等而接触，能够维持动作特性。
另外，即使多个键合线1310中至少一个朝向第一方向y的里侧倾斜，也不与里侧的键合线1310接触，而进入其下方。因此，能够可靠地防止相邻的键合线1310彼此接触。
另外，因为密封部140在第一方向y的近前侧的端部具有注塑材料的注入痕迹1400，例如，在第一方向y的近前侧及里侧各自的端部具有注塑材料的注入痕迹1400或排出痕迹(未图示)，所以第一方向y是从靠近注入痕迹1400一侧朝向远离一侧的方向。因此，在为了将半导体装置100成形而将注塑材料注入到成形模具时，在第一方向y的近前侧的短的键合线1310朝向里侧的长的键合线1310一侧倾斜的情况下，不会与里侧的键合线1310接触，而是进入其下方。因此，能够可靠地防止相邻的键合线1310彼此接触。
另外，因为第一电极对121的电极1210设置于半导体芯片101，并且电极1211设置于第一导体1215，所以容易因键合线1310彼此接触而导致动作特性改变。即使在这样的情况下，通过利用上述多个键合线1310以并列的方式连接在第一电极对12之间，也能够防止键合线1310彼此接触，因此能够维持动作特性。
另外，因为第一电极对121的电极1210是半导体芯片101的电源电极或接地电极，所示电流量大。在这样的情况下，通过利用上述多个键合线1310以并列的方式连接在电极1210与电极1211之间，从而能够增大第一电极对121之间的电流容量。
需要说明的是，在上述实施方式中，对将第一导体1215与外部端子1115一体化而成的引线框架段1111进行了说明，但是第一导体1215也可以与外部端子1115分体形成。
另外，对半导体装置100具有第二电极对122～第四电极对124及引线框架111的情况进行了说明，但是也可以不具有其中的至少一部分。另外，对与引线框架主体1110一体化的外部端子1115(在图中，左侧的外部端子1115)和半导体芯片101之间的连接省略了说明，但是也可以以相对于由例如图中右侧所图示的由第一引线组131～第四引线组134所进行的连接而成为线对称或点对称的方式进行连接。
另外，对第一电极对121仅利用第一引线组131的多个键合线1310进行引线键合的情况进行了说明，但是也可以利用与键合线1310不同的引线进一步进行引线键合。另外，可以利用分别具有多个键合线1310的多个第一引线组131以并列的方式连接在第一电极对121之间。在这样的情况下，为了可靠地防止引线彼此的接触，第一引线组131也可以以键合线1310在第一引线组131内的间隔以上的方式与其他引线或其他第一引线组131分离地配置。
另外，对第二引线组132～第四引线组134分别具有一根键合线1320～1340的情况进行了说明，但是它们的组中的任一个也可以具有并列的多个键合线，将与引线框架主体1110一体化的外部端子1115(在图中，左侧的外部端子1115)和半导体芯片101之间以与第二引线组132～第四引线组134对称的方式连接的引线组中的任一个具有多个键合线。例如，第二引线组132可以具有多个键合线1320。这些键合线1320可以与键合线1310相同地，以伴随着从第一方向y的近前侧朝向里侧而变长、并且在从第一方向y观察时近前侧的键合线1320的各部位处的高度不超过里侧的键合线1320的对应部位处的高度的形状进行接线。在该情况下，能够防止键合线1320彼此接触而维持动作特性。
在此，从第一方向y观察时分离的电极之间被多个引线组的各键合线以并列的方式电连接的情况下，在所有的并联连接的引线组中，多个键合线可以以伴随着从第一方向y的近前侧朝向里侧而变长、并且在从第一方向y观察时近前侧的键合线的各部位处的高度不超过里侧的键合线的对应部位处的高度的形状进行接线。例如，在第一电极对121的电极1210、1211被多个第一引线组131以并列的方式连接的情况下，在所有的第一引线组131中，多个键合线1310可以以伴随着从第一方向y的近前侧朝向里侧而变长、并且在从第一方向y观察时近前侧的键合线1310的各部位处的高度不超过里侧的键合线1310的对应部位处的高度的形状进行接线。另外，在利用第一引线组131以并列的方式连接在第一电极对121的电极1210、1211之间、并且利用第二引线组132以并列的方式连接在第二电极对122的电极1220、1221之间的情况下，在这些第一引线组131及第二引线组132中，多个键合线1310、1320可以以伴随着从第一方向y的近前侧朝向里侧而变长、并且在从第一方向y观察时近前侧的键合线1310、1320的各部位处的高度不超过里侧的键合线1310、1320的对应部位处的高度的形状进行接线。在这样的情况下，在各引线组内减小键合线的线径并将电极之间的电流容量维持得很大，并且能够防止键合线彼此接触。
图2表示从第一方向y的近前侧观察半导体装置100时的第一引线组131的多个键合线1310。
如该图所示，多个键合线1310可以以伴随着从第一方向y的近前侧朝向里侧而相对于半导体芯片101的表面阶梯状地变高的形状进行接线。例如，多个键合线1310中的、相邻的键合线1310彼此之间的线环高度的差值可以是键合线1310的直径(也就是线径)的1/2以上。作为一个例子，在各键合线1310的线径为20μm的情况下，相邻的键合线1310之间的线环高度的差值可以是10μm以上。由此，能够可靠地防止相邻的键合线1310彼此接触。其中，从降低键合线1310的材料成本的观点来看，优选减小相邻的键合线1310之间的高低差。
接着，对半导体装置100的制造方法进行说明。图3表示本实施方式的半导体装置100的制造方法。
如该图所示，为了制造半导体装置100，首先，固定第一电极对121的电极1210、1211彼此的相对位置(步骤s1：固定工序)。例如，可以相对于包含一个电极1211的第一导体1215(作为一个例子，是引线框架段1111)，固定设置有另一个电极1210的半导体芯片101的位置。具体而言，在经由焊料112在引线框架主体1110上配置半导体芯片101的状态下，可以将引线框架主体1110配置在第一导体1215的附近而利用工具固定两者。同样地，可以分别固定第二电极对122～第四电极对124的电极彼此之间的相对位置。可以在将半导体芯片101配置在引线框架主体1110上时，在利用加热器预先加热引线框架主体1110后，在引线框架主体1110上依次配置焊料112及半导体芯片101而经由焊料112将半导体芯片101及引线框架主体1110结合。取而代之，也可以在引线框架主体1110依次配置焊料112及半导体芯片101之后利用回流炉对其进行加热，从而将半导体芯片101及引线框架主体1110结合。在固定工序中，在加热引线框架111等的情况下，也可以在进行后述的连接工序前进行冷却。
接着，利用第一引线组131的多个键合线1310以并列的方式电连接在第一电极对121的电极1210、1211之间(步骤s3：连接工序)。例如，可以以成为如下形状的方式对各键合线1310进行接线，即多个键合线1310从第一方向y的近前侧朝向里侧而变长、并且在从第一方向y观察时近前侧的键合线1310的各部位处的高度不超过里侧的键合线1310的对应部位处的高度。另外，可以将多个键合线1310中彼此相邻的键合线1310彼此设置为第一方向y的近前侧的键合线1310能够倒入到第一方向y的里侧相邻的键合线1310的下方的形状。
其中，在后面利用图4、图5进行详细说明，但是接线时的各键合线1310的形状可以与密封后的形状、也就是半导体装置100内的键合线1310的形状不同。
需要说明的是，在本实施方式中，作为一个例子，仅利用第一引线组131的多个键合线1310将第一电极对121的电极1210、1211彼此之间进行引线键合，但是也可以利用与键合线1310不同的引线进一步进行引线键合。
在以上步骤s3中，可以进一步利用第二引线组132～第四引线组134将第二电极对122～第四电极对124的电极之间分别电连接。
接着，从第一方向y向容纳半导体芯片101、引线框架111、第一电极对121～第四电极对124及第一引线组131～第四引线组134等的注塑模(未图示)注入注塑材料而将其密封(步骤s5：密封工序)。由此，注塑材料流入到成形模具内的空隙、例如引线框架主体1110及引线框架段1111之间的空隙、键合线1310～1340的周边区域等。接着，利用在成形模具内从第一方向y的近前侧朝向里侧流动的注塑材料将键合线1310的各部分向第一方向y的里侧按压的结果是，处于各键合线1310的环形沿第一方向y延伸、并以在从第一方向y观察时近前侧的键合线1310的各部位处的高度不超过里侧的键合线1310的对应部位处的高度的形状进行接线的状态。例如，第一引线组131的多个键合线1310可以朝向第一方向y的里侧倾斜，也可以处于伴随着从第一方向y的近前侧朝向里侧而相对于半导体芯片101表面阶梯状地变高的形状进行接线的状态。另外，第一引线组131的多个键合线1310中的相邻的键合线1310彼此之间的线环高度的差值可以为键合线1310的直径的1/2以上。
接着，切断在步骤s5中被注塑密封的密封部140中的注塑材料的注入部位(步骤s7：切断工序)。例如，可以将步骤s5中固化的注塑材料从成形模具取出，切断、去除在成形模具的浇口部分固化的注塑材料。由此，形成注入痕迹1400。另外，在成形模具中具备用于抽真空的抽吸口的情况下，通过切断、去除在该抽吸口固化的注塑材料，可以形成排出痕迹。由此，制造半导体装置100。需要说明的是，可以在切断工序之前或之后，对外部端子1115进行浸焊处理、电镀处理。
根据以上制造方法，以并列的方式连接在第一电极对121之间的多个键合线1310以伴随着从与半导体芯片101表面的面内方向平行的第一方向y的近前侧朝向里侧而变长、并且在从第一方向y观察时近前侧的键合线1310的各部位处的高度不超过里侧的键合线1310的对应部位处的高度的形状进行接线。因此，即使在通过从第一方向y向成形模具注入注塑材料而导致键合线1310沿第一方向y向相邻的键合线1310一侧倾斜的情况下，也能够防止键合线1310彼此接触，维持动作特性。
另外，因为多个键合线1310中彼此相邻的键合线1310彼此具有第一方向y的近前侧的键合线1310能够倒入到里侧的键合线1310的下方的形状，所以在注入注塑材料时不与里侧的键合线1310接触，而进入到其下方。因此，能够可靠地防止相邻的键合线1310彼此接触。
另外，在步骤s1的固定工序中，相对于包含第一电极对121的电极1211的第一导体1215，固定包含电极1210的半导体芯片101的位置，因此，能够够容易地连接包含于各部件的电极1210、1211彼此。另外，因为第一电极对121的电极1210设置于半导体芯片101，并且电极1211设置于第一导体1215，所以容易因键合线1310彼此接触而动作特性改变。即使在这样的情况下，也如上所述地利用多个键合线1310以并列的方式连接在第一电极对121之间，从而能够防止键合线1310彼此接触，因此能够维持动作特性。
图4表示进行连接工序后的状态的半导体装置100。
进行接线后的状态的第一引线组131的各键合线1310的形状可以是利用密封部140密封后的形状，也就是说，与图1、图2所说明的键合线1310的形状不同。例如，键合线1310可以在一个或多个部位弯曲，也可以整体向远离半导体芯片101的一侧呈凸状。另外，只要多个键合线1310伴随着从第一方向y的近前侧朝向里侧而变长即可，对于接线后的状态的多个键合线1310而言，也可以不是在从第一方向y观察时近前侧的键合线1310的各部位处的高度不超过里侧的键合线1310的对应部位处的高度的形状。
同样地，接线后的状态的第二引线组132～第四引线组134的各键合线1320～1340的形状可以与被密封部140密封后的形状、也就是说图1、图2所说明的键合线1310的形状不同。例如，各键合线1320～1340的形状可以是与键合线1310相同的形状。
图5表示从第一方向y的近前侧观察进行连接工序后的状态的半导体装置100时的第一引线组131的多个键合线1310的一个例子。
在该图中，作为一个例子，多个键合线1310在两点弯曲，弯曲点之间的中间部分与半导体芯片101的表面大致并行。另外，多个键合线1310伴随着从与半导体芯片101表面的面内方向平行的第一方向y的近前侧朝向里侧变长，并且以在从第一方向y观察时近前侧的键合线1310的各部位处的高度不超过里侧的键合线1310的对应部位处的高度的形状进行接线。
以上，利用实施方式对本发明进行说明，但是本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。本领域技术人员知晓在上述实施方式中可追加各种变更或改良。从专利权利要求的记载可知，追加了该各种变更或改良的方式也包含在本发明的技术范围中。
专利权利要求、说明书及附图中所示的装置、系统、程序及方法中的动作、次序、步骤及工序等各处理的执行顺序只要没有特别明确表示“之前”、“在…以前”等，或者，没有在后续处理中使用前处理的输出，就应该注意可以以任意的顺序实现。对于专利权利要求、说明书及附图中的动作流程而言，即使为了便于说明而使用“首先”、“接着”等进行了说明，也并不意味着必须按照该顺序进行实施。