(57)【要約】【課題】樹脂成形部品にワイヤーボンディングにより電気的接続部材を接合するにあたっての接合性をより有効に高めることができるボンダ装置を提供すること。【解決手段】本発明によるボンダ装置１は、インサート部品２とインサート部品２を外包する樹脂３を有する樹脂成形部品４のインサート部品２に電気的接続部材５をワイヤーボンディングにより接合するボンダ装置１であって、ボンダ装置１に対して相対的に振動することによりインサート部品２と電気的接続部材５を接合する振動部材６と、ボンダ装置１に対してインサート部品２が相対的に移動することを規制する規制部材７とを含むことを特徴とする。【選択図】図１
2013118309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インサート部品と当該インサート部品を外包する樹脂を有する樹脂成形部品の前記インサート部品に電気的接続部材をワイヤーボンディングにより接合するボンダ装置であって、当該ボンダ装置に対して相対的に振動することにより前記インサート部品と前記電気的接続部材を接合する振動部材と、前記ボンダ装置に対して前記インサート部品が相対的に移動することを規制する規制部材とを含むことを特徴とするボンダ装置。
【請求項２】
前記規制部材を前記振動部材の振動に対して逆位相となる方向に振動させる振動手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のボンダ装置。
【請求項３】
前記インサート部品が前記樹脂により外包されない第一露出面と第二露出面とを有し、前記第一露出面は前記電気的接続部材が接合され、前記第二露出面は前記規制部材に当接されることを特徴とする請求項１又は２に記載のボンダ装置。
【請求項４】
インサート部品と当該インサート部品を外包する樹脂を有して、前記インサート部品に電気的接続部材がワイヤーボンディングにより接合されてなる樹脂成形部品であって、前記インサート部品は前記樹脂により外包されず、かつ、前記電気的接続部材が接合されない露出面を有することを特徴とする樹脂成形部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば乗用車、トラック、バス等の車両や家庭用機器又は産業用機器に適用されて好適な半導体装置を含む樹脂成形部品をワイヤーボンディングするためのボンダ装置及びそれに供される樹脂成形部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）やＩＰＭ（Intelligent  Power  Module）等の半導体素子を含む樹脂成形部品の製造にあたってはインサート成形が広く用いられる。インサート成形とは、樹脂成形製品の中に構造部品や金属端子などのインサート部品を溶けた樹脂を流し込む前に成形型内に入れた後、樹脂を充填することで成形する技術を一般に指し、生産性を高める等の種々のメリットを有するため、一般的に多用される。
【０００３】
上述したインサート成形は生産性が高い等の利点を有するが、特に電子部品に用いられた場合に、インサート部品に電気の導通経路の機能を具備させることが多い。その場合に、ワイヤーボンディングで金属ワイヤ又はテープボンド等の電気的接続部材を接合する必要性が発生する。ところが、インサート成形は原理的に、成形後に高温から冷める時に収縮が発生し、流し込んだ樹脂とインサート部品との間に隙間が発生しやすい。樹脂とインサート部品との間に隙間が存在すると、この隙間が例えば振動接合等の接合時に、インサート部品の揺れを許容してしまい、ワイヤーボンディングでの接合性を阻害する要因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４７６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
その対策としてインサート部品の樹脂に対向する表面に溝を付けたり、特許文献１に記載されるようにインサート部品表面の面精度を荒くすることで、いわゆるくさび効果により接合性を担保することも考えられるが、現時点ではワイヤーボンディングにおける金属ワイヤの接合性を高めることに対して有効性は必ずしも高くない。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑み、樹脂成形部品にワイヤーボンディングにより電気的接続部材を接合するにあたっての接合性をより有効に高めることができるボンダ装置及び樹脂成形部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明によるボンダ装置は、インサート部品と当該インサート部品を外包する樹脂を有する樹脂成形部品の前記インサート部品に電気的接続部材をワイヤーボンディングにより接合するボンダ装置であって、当該ボンダ装置に対して相対的に振動することにより前記インサート部品と前記電気的接続部材を接合する振動部材と、前記ボンダ装置に対して前記インサート部品が相対的に移動することを規制する規制部材とを含むことを特徴とする。なお、前記規制部材を前記振動部材の振動に対して逆位相となる方向に振動させる振動手段を含むこととしてもよい。
【０００８】
ここで、前記インサート部品が前記樹脂により外包されない第一露出面と第二露出面とを有し、前記第一露出面は前記電気的接続部材が接合され、前記第二露出面は前記規制部材に当接されることとしてもよい。さらに、前記ボンダ装置に供される本発明の樹脂成形部品は、インサート部品と当該インサート部品を外包する樹脂を有して、前記インサート部品に電気的接続部材がワイヤーボンディングにより接合されてなる樹脂成形部品であって、前記インサート部品は前記樹脂により外包されず、かつ、前記電気的接続部材が接合されない露出面を有することとしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、樹脂成形部品にワイヤーボンディングにより電気的接続部材を接合するにあたっての接合性をより有効に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施例１のボンダ装置１の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る実施例２のボンダ装置２１とそれに供される樹脂成形部品２４を示す模式図である。
【図３】本発明に係る実施例３のボンダ装置３１とそれに供される樹脂成形部品２４を示す模式図である。
【図４】本発明に係る実施例３のボンダ装置３１とそれに供される樹脂成形部品４を示す模式図である。
【図５】本発明に係る実施例４のボンダ装置４１とそれに供される樹脂成形部品４を示す模式図である。
【図６】本発明に係る実施例４のボンダ装置４１の一実施形態の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１に示すように、本実施例１のボンダ装置１は、金属バスバー２（インサート部品）と金属バスバー２を外包する樹脂３を有する樹脂成形部品４のインサート部品２に金属ワイヤ又はテープボンド等の電気的接続部材５をワイヤーボンディングにより接合するボンダ装置１であって、ボンダ装置１に対して相対的に振動することにより金属バスバー２と電気的接続部材５との接合面に摩擦による接合エネルギーを付与して両者を接合する振動部材としてのボンダツール６と、ボンダ装置１に対してインサート部品２が相対的に移動することを規制する規制部材としての固定棒７を含む。
【００１３】
ボンダツール６はその基部側がトランスデューサ８により、電気的接続部材５に接触した状態で図１中の加振方向Ｆ１に振動可能に支持されており、トランスデューサ８はボンダ装置１の本体９にボンダヘッド１０を介して支持されている。ボンダヘッド１０は複数条の電気的接続部材５に対応させて図示しない制御装置の指令に基づいて図１中紙面方向に本体９に対して適宜移動するものとする。
【００１４】
固定棒７は下降アクチュエータ１１により金属バスバー２の樹脂３に外包されない部分に押さえ力Ｆ２により選択的に押圧可能つまり図１中上下方向に移動可能に支持されている。下降アクチュエータ１１は、本体９にボンダヘッド１０を介して支持されている。
【００１５】
樹脂成形部品４の金属バスバー２は、アルミニウム又は銅等の熱伝導性及び電気伝導性の高い平板状の母材を、例えばプレス加工により方形状に打ち抜き、図１中下側の位置する側のみに成型時に使用する図示しない下型の有する二の位置決めピンに対応する二の穴を形成される。
【００１６】
成型段階において、ここでは図示しない上型と下型とにより構成される成形型内に図示しない供給経路により高温かつ所定量の構成材が充填されて、構成材は金属バスバー２を図１中上側の露出面を除いて外包するとともに、外形を成形型の内周面に沿う形態に形成された後、冷却され硬化されて、構成材は樹脂３を構成する。
【００１７】
ここで樹脂成形部品４の一般的な特性として、上述した成型段階における構成材の成型収縮に伴い、成型後の樹脂成形部品４の金属バスバー２と樹脂３との間の界面には例えば数〜数十μｍ程度の隙間が生じることがある。
【００１８】
この隙間が存在すると、上述したボンダツール６の振動により接合面に摩擦による接合エネルギーを付与するにあたり、金属バスバー２の揺れを許容して摩擦力を損失してしまい、接合エネルギーの低下を招き、結果として接合性も低下することが懸念される。
【００１９】
本実施例１のボンダ装置１によれば、固定棒７により金属バスバー２は図１中常に押さえ力Ｆ２により下方に押圧されているため、上述した隙間をなるべくなくして金属バスバー２が樹脂３に対して金属バスバー２が共振により揺れることを防止することができる。これにより、金属バスバー２と電気的接続部材５の接合面での摩擦力を確保して、接合エネルギーの低下を招くことを防止することができる。すなわちワイヤーボンディングの接合性を高めることができる。
【００２０】
また、固定棒７及び下降アクチュエータ１１はボンダヘッド１０に固定されているため、次の接合対象となる電気的接続部材５に対応するボンド位置にボンダヘッド１０が移動しても、それに対応して固定棒７は自動的に移動するため、ボンダヘッド１０の移動毎に固定棒７をセットする必要もない。このため、接合力の確保のための工程を追加する必要をなくすことができる。
【００２１】
上述した実施例１に示したボンダ装置１においては、規制部材としての固定棒７を図１中上下方向に延びるシャフト状とし、金属バスバー２を上から下に押圧する形態としたが、左右方向に挟持する形態とすることもできる。以下それについての実施例２について述べる。
【実施例２】
【００２２】
図２に示す本実施例２中に示すボンダ装置２１において、実施例１に示したボンダ装置１と共通する構成要素については同一の符号を付しており、以下においては相違点を主に説明する。
【００２３】
本実施例２のボンダ装置２１は、図２に示すように、金属バスバー２２（インサート部品）と金属バスバー２２を外包する樹脂２３を有する樹脂成形部品２４の金属バスバー２２に電気的接続部材５をワイヤーボンディングにより接合するボンダ装置２１である。
【００２４】
ボンダ装置２１は、ボンダ装置２１に対して相対的に振動することにより金属バスバー２２と電気的接続部材５を接合するボンダツール６（振動部材）と、ボンダ装置２１に対して金属バスバー２２が相対的に移動することを規制するコの字状の左右一対の固定アーム１２（規制部材）とを含む。
【００２５】
ここで、金属バスバー２２は樹脂２３により外包されない第一露出面２２ａと左右一対の第二露出面２２ｂとを有し、第一露出面２２ａは電気的接続部材５が接合され、左右一対の第二露出面２２ｂは固定アーム１２により当接され把持されることとしている。
【００２６】
つまり、ボンダ装置２１に供される本実施例２の樹脂成形部品２４は、金属バスバー２２（インサート部品）と金属バスバー２２を外包する樹脂２３を有して、金属バスバー２２に電気的接続部材５がワイヤーボンディングにより接合されてなる樹脂成形部品２４であって、金属バスバー２２は樹脂２３により外包されず、かつ、電気的接続部材５が接合されない第二露出面２２ｂ（露出面）を有することとしている。
【００２７】
左右一対の固定アーム１２の把持部は、図２中の左右挟みアクチュエータ１３の駆動力に基づいてＦ３で示す押さえ力により、金属バスバー２２の左右一対の第二露出面２２ｂを挟持するように押圧する。なお、左右挟みアクチュエータ１３は、ボンダ装置２１の本体９側のボンダヘッド１０に固定されている。
【００２８】
本実施例２のボンダ装置２１によれば、固定アーム１２の把持部により金属バスバー２２は図２中左右方向に押さえ力Ｆ３により左右方向に挟持され、左右方向及び紙面方向、上下方向の移動が拘束されている。
【００２９】
さらに本実施例２においては、樹脂成形部品２４側においても、金属バスバー２２を図２中左右方向に露出する第二露出面２２ｂを具備させることにより、固定アーム１２の把持部と金属バスバー２２との間に樹脂２３が介在して把持することに比べ、固定アーム１２による金属バスバー２２の拘束力をより高めている。
【００３０】
このため、金属バスバー２２が共振により揺れることをより確実に防止し、金属バスバー２２と電気的接続部材５の接合面での摩擦力を十分に確保して、接合エネルギーの低下を招くことをより効果的に防止することができる。これによりワイヤーボンディングの接合性をより高めることができる。
【００３１】
また、固定アーム１２及び左右挟みアクチュエータ１３はボンダヘッド１０に固定されているため、次の接合対象となる電気的接続部材５に対応するボンド位置にボンダヘッド１０を移動させるにあたり、それに対応して随伴的に移動することとなる。このため、ボンダヘッド１０の移動毎に固定アーム１２を左右挟みアクチュエータ１３により開閉動作させることのみで、次のワイヤーボンディングに移行することができる。
【００３２】
上述した実施例２においては、ボンダツール６の挙動に対して固定アーム１２の挙動を対応させていないが、これらに関連を持たせて、より接合性を高めることもできる。以下にそれについての実施例３について述べる。
【実施例３】
【００３３】
図３に示す本実施例３中に示すボンダ装置３１において、実施例２に示したボンダ装置２１と共通する構成要素については同一の符号を付しており、以下においては相違点を主に説明する。
【００３４】
本実施例３のボンダ装置３１は、図３に示すように、金属バスバー２２（インサート部品）と金属バスバー２２を外包する樹脂２３を有する樹脂成形部品２４の金属バスバー２２に電気的接続部材５をワイヤーボンディングにより接合するボンダ装置３１である。
【００３５】
ボンダ装置３１は、ボンダ装置３１自身に対して相対的に振動することにより金属バスバー２２と電気的接続部材５を接合するボンダツール６（振動部材）と、ボンダ装置３１に対して金属バスバー２２が相対的に移動することを規制するコの字状の左右一対の固定アーム１２（規制部材）とを含む。
【００３６】
さらに、ボンダ装置３１は、固定アーム１２をボンダツール６の振動に対して逆位相となる方向に振動させる振動手段として左右挟み及び振動用のアクチュエータ３２を含むこととしている。
【００３７】
ここで、金属バスバー２２は樹脂２３により外包されない第一露出面２２ａと左右一対の第二露出面２２ｂとを有し、第一露出面２２ａは電気的接続部材５が接合され、左右一対の第二露出面２２ｂは固定アーム１２により当接され把持されることとしている。
【００３８】
つまり、ボンダ装置３１に供される本実施例３の樹脂成形部品２４も、金属バスバー２２（インサート部品）と金属バスバー２２を外包する樹脂２３を有して、金属バスバー２２に電気的接続部材５がワイヤーボンディングにより接合されてなる樹脂成形部品２４であって、金属バスバー２２は樹脂２３により外包されず、かつ、電気的接続部材５が接合されない第二露出面２２ｂ（露出面）を有することとしている。
【００３９】
左右一対の固定アーム１２の把持部は、図３中の左右挟みアクチュエータ１３の駆動力に基づいてＦ３で示す押さえ力により、金属バスバー２２の左右一対の第二露出面２２ｂを挟持するように押圧する。なお、左右挟み及び振動用のアクチュエータ３２はボンダ装置３１の本体９側のボンダヘッド１０に固定されている。
【００４０】
本実施例３においても実施例２と同様に、樹脂成形部品２４側において、金属バスバー２２を図３中左右方向に露出する第二露出面２２ｂを具備させることにより、固定アーム１２の把持部と金属バスバー２２との間に樹脂２３が介在して把持することに比べ、固定アーム１２による金属バスバー２２の拘束力をより高めている。
【００４１】
本実施例３のボンダ装置３１においては、固定アーム１２の把持部により金属バスバー２２は図３中左右方向に押さえ力Ｆ３により左右方向に挟持され、金属バスバー２２は固定アーム１２に対して左右方向及び紙面方向、上下方向の移動が拘束されている。これとともに、図３中右欄「加振周波数の説明」に示すように、ボンダツール６のボンダ周波数ｆ１に対して、左右挟み及び振動用のアクチュエータ３２によりｆ１とは逆位相の製品周波数ｆ２により加振される。
【００４２】
これらのことにより、本実施例３においてはワイヤーボンディングにあたって、電気的接続部材５と金属バスバー２２との単位時間あたりの相対移動量が実施例２に比べて二倍となり、摩擦により発生する接合エネルギーを更に高めて、加工時間を低減し、接合エリアを拡大することによって接合強度を向上して、さらに接合性を高めることができる。
【００４３】
なお本実施例３において樹脂成形部品２４を図４に示すように、実施例１で示した第二露出面２２ｂを具備しない樹脂成形部品４に置換することもできる。この場合には、固定アーム１２による把持力に基づく金属バスバー２の拘束作用が、固定アーム１２の把持部と金属バスバー２の左右端との間に樹脂３が介在しても十分に確保できることが好ましい。
【００４４】
上述した実施例３においては固定アーム１２を金属バスバー２２の左右一対の第二露出面２２ｂを左右双方から挟持する形態としているが、片方を押さえる形態に置換することもできる。以下それについての実施例４について述べる。
【実施例４】
【００４５】
図５に示す本実施例４中に示すボンダ装置４１において、実施例３に示したボンダ装置３１と共通する構成要素については同一の符号を付しており、以下においては相違点を主に説明する。
【００４６】
本実施例４のボンダ装置４１は、図５に示すように、金属バスバー２（インサート部品）と金属バスバー２を外包する樹脂３を有する樹脂成形部品４の金属バスバー２に電気的接続部材５をワイヤーボンディングにより接合するボンダ装置４１である。
【００４７】
ボンダ装置４１は、ボンダ装置４１に対して相対的に振動することにより金属バスバー２と電気的接続部材５を接合するボンダツール６（振動部材）と、ボンダ装置４１に対して金属バスバー２が相対的に移動することを規制するコの字状の左のみの固定アーム４２（規制部材）とを含む。
【００４８】
さらに、ボンダ装置４１は、固定アーム４２をボンダツール６の振動に対して逆位相となる方向に振動させる振動手段として片側押さえ及び振動用のアクチュエータ４３を含むこととしている。
【００４９】
本実施例４のボンダ装置４１においても、固定アーム４２の把持部により金属バスバー２は図５中右方向に押さえ力Ｆ３により右方向に支持され、金属バスバー２は固定アーム４２に対して左右方向及び紙面方向、上下方向の移動が拘束されている。
【００５０】
これとともに、図５中右欄に示すように、ボンダツール６のボンダ周波数ｆ１に対して、片側押さえ及び振動用のアクチュエータ４３によりｆ１とは逆位相の製品周波数ｆ２により加振される。
【００５１】
これらのことにより、本実施例４においてもワイヤーボンディングにあたって、電気的接続部材５と金属バスバー２との単位時間あたりの相対移動量が実施例２に比べて実質的に二倍となり、摩擦により発生する接合エネルギーを更に高めて、加工時間を低減し、接合エリアを拡大することによって接合強度を向上して、さらに接合性を高めることができる。また、実施例３に比べて構成を簡略化することができる。
【００５２】
なお本実施例４においても樹脂成形部品２を図４に示すように、実施例２、３で示した第二露出面２２ｂを有する樹脂成形部品２４に置換して、固定アーム４２による把持力に基づく金属バスバー２２の拘束作用をさらに高めることができる。また、片側押さえ及び振動用のアクチュエータ４３を片側押さえ用のアクチュエータ４４に置換して構成を簡略化することもできる。
【００５３】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、樹脂成形部品にワイヤーボンディングを施すボンダ装置及び関連する樹脂成形部品に関するものであり、ワイヤーボンディングの接合、特には振動接合時の安定性を高めることができる。
【００５５】
特に本発明は電気的接合部材にボンダツールにより振動を与えて摩擦力に基づく接合エネルギーをより高めることができるので、電気的接続部材として断面が円状の金属ワイヤを使用する場合はもちろん、断面形状が偏平なテープボンドを使用するワイヤーボンディングを行う場合により効果的なものである。
【００５６】
このため、種々の半導体関連の装置に適用して有益なものである。もちろん、乗用車、トラック、バス等の様々な車両のインバータ等に適用される半導体モジュールに適用しても有益なものである。
【符号の説明】
【００５７】
１      ボンダ装置
２      金属バスバー（インサート部品）
３      樹脂
４      樹脂成形部品
５      電気的接続部材（金属ワイヤ又はテープボンド）
６      ボンダツール（振動部材）
７      固定棒（規制部材）
８      トランスデューサ
９      本体
１０      ボンダヘッド
１１      下降アクチュエータ
２１      ボンダ装置
１２      固定アーム（規制部材）
１３      左右挟みアクチュエータ
２２      金属バスバー（インサート部品：第二露出面２２ｂあり）
２３      樹脂
２４      樹脂成形部品
３１      ボンダ装置
３２      左右挟み及び振動用のアクチュエータ
４１      ボンダ装置
４２      固定アーム（規制部材：片押さえ）
４３      片側押さえ及び振動用のアクチュエータ
４４      片側押さえ用アクチュエータ
Ｆ１      加振方向
Ｆ２      押さえ力（上下方向）
Ｆ３      押さえ力（挟み力）
ｆ１      ボンダ周波数
ｆ２      製品周波数
【図１】
2013118309.tif 000003
【図２】
2013118309.tif 000004
【図３】
2013118309.tif 000005
【図４】
2013118309.tif 000006
【図５】
2013118309.tif 000007
【図６】
2013118309.tif 000008