(57)【要約】【課題】複雑な形状のリードフレームにワイヤボンド工程を行なう際に、より容易にリードフレームを安定に固定し、ワイヤを安定に接合することが可能な、ワイヤボンド装置およびワイヤボンド方法を提供することである。【解決手段】ワイヤボンド装置１００は、ボンドツール１と、ステージ３と、クランパ５と、固定部材７とを備えている。ボンドツール１はワイヤ１５をリードフレーム１１に接続可能である。ステージ３は端子を含むリードフレーム１１を載置固定する。クランパ５はリードフレーム１１の端子よりも平面視における外側の領域１１ｅをリードフレーム１１の一方の主表面側からステージ３に押圧固定可能である。固定部材７はクランパ５よりも平面視における内側の領域においてクランパ５とは別個の部材でありリードフレーム１１をステージ３に押圧することで固定可能である。【選択図】図１
2017212284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤをリードフレームに接続可能なボンドツールと、
端子を含む前記リードフレームを載置固定するためのステージと、
前記リードフレームの前記端子よりも平面視における外側の領域を前記リードフレームの一方の主表面側から前記ステージに押圧固定可能なクランパと、
前記クランパよりも平面視における内側の領域において前記クランパとは別個の部材であり前記リードフレームを前記ステージに押圧することで固定可能な固定部材とを備える、ワイヤボンド装置。
【請求項２】
前記ステージには前記リードフレームの前記一方の主表面と反対側の他方の主表面に接するように前記リードフレームが載置され、
前記固定部材は前記ステージの一方の主表面に互いに間隔をあけて複数形成された突起である、請求項１に記載のワイヤボンド装置。
【請求項３】
前記ステージには前記リードフレームの前記一方の主表面と反対側の他方の主表面に接するように前記リードフレームが載置され、
前記固定部材は前記リードフレームの前記一方の主表面側から前記リードフレームを押圧可能な他のクランパであり、
前記他のクランパは、前記ボンドツールと一体であり、かつ前記ボンドツールと独立に駆動可能である、請求項１に記載のワイヤボンド装置。
【請求項４】
前記固定部材は前記ステージの一方の主表面に互いに間隔をあけて複数形成された突起をさらに含む、請求項３に記載のワイヤボンド装置。
【請求項５】
前記固定部材は前記リードフレームの前記一方の主表面と反対側の他方の主表面に接し、前記リードフレームの前記一方の主表面に交差する方向に駆動可能な支柱であり、
前記支柱は前記ステージに含まれかつ互いに間隔をあけて複数配置されており、
前記ステージは前記リードフレームの平面視における前記支柱よりも外側の領域において前記リードフレームの前記他方の主表面に接するように前記リードフレームを載置する、請求項１に記載のワイヤボンド装置。
【請求項６】
ワイヤボンド装置に含まれるステージに端子を含むリードフレームを載置し、前記リードフレームの前記端子よりも平面視における外側の領域を、クランパを用いて前記リードフレームの一方の主表面側から前記ステージに押圧固定する工程と、
前記ステージに含まれる、前記リードフレームを前記ステージに固定可能な、前記クランパとは別個の部材である固定部材を用いて、前記リードフレームを前記クランパよりも平面視における内側において前記ステージに押圧することで固定する工程と、
ボンドツールを下降させ、前記リードフレームに接触するワイヤを押圧する工程と、
前記ボンドツールに超音波を印加することにより前記リードフレームに前記ワイヤを接続する工程とを備える、ワイヤボンド方法。
【請求項７】
前記ステージには前記リードフレームの前記一方の主表面と反対側の他方の主表面に接するように前記リードフレームが載置され、
前記固定部材は前記ステージの一方の主表面に互いに間隔をあけて複数形成された突起であり、
前記ステージに押圧することで固定する工程においては前記ボンドツールを下降させる工程がなされ、前記リードフレームの前記ワイヤが接続される領域に隣接する領域を前記他方の主表面が前記突起の表面に沿う形状となるよう変形させることにより前記突起が前記リードフレームの変形した部分に嵌まり込むように固定される、請求項６に記載のワイヤボンド方法。
【請求項８】
前記ステージには前記リードフレームの前記一方の主表面と反対側の他方の主表面に接するように前記リードフレームが載置され、
前記固定部材は前記リードフレームの前記一方の主表面側から前記リードフレームを押圧可能な他のクランパであり、
前記ステージに押圧することで固定する工程においては、前記他のクランパが前記リードフレームの前記ワイヤが接続される領域に隣接する領域を前記ステージ側に押圧する、請求項６に記載のワイヤボンド方法。
【請求項９】
前記固定部材は前記ステージの一方の主表面に互いに間隔をあけて複数形成された突起をさらに含み、
前記ステージに押圧することで固定する工程においては前記ボンドツールを下降させる工程がなされ、前記リードフレームの前記ワイヤが接続される領域に隣接する領域を前記他方の主表面が前記突起の表面に沿う形状となるよう変形させることにより前記突起が前記リードフレームの変形した部分に嵌まり込むように固定される、請求項８に記載のワイヤボンド方法。
【請求項１０】
前記固定部材は前記リードフレームの前記一方の主表面と反対側の他方の主表面に接し、前記リードフレームの前記一方の主表面に交差する方向に駆動可能な支柱であり、
前記支柱は前記ステージに含まれかつ互いに間隔をあけて複数配置されており、
前記ステージは前記リードフレームの平面視における前記支柱よりも外側の領域において前記リードフレームの前記他方の主表面に接するように前記リードフレームを載置し、
前記ステージに押圧することで固定する工程においては前記ボンドツールを下降させる工程がなされ、前記支柱を前記リードフレーム側に上昇させることにより、前記リードフレームの前記ワイヤが接続される領域に隣接する領域を前記他方の主表面が前記支柱の表面に沿う形状となるよう変形させることにより前記支柱が前記リードフレームの変形した部分に嵌まり込むように固定される、請求項６に記載のワイヤボンド方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤボンド装置およびワイヤボンド方法に関し、特に、ワイヤボンド工程においてリードフレームを安定に固定しワイヤを安定に接合することが可能なワイヤボンド装置およびワイヤボンド方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤボンド工程は、金属製のワイヤが、これを接合しようとする電極の表面上にボンドツールで加圧接触された状態で超音波により振動され、電極の表面上に擦り付けられることにより電極の表面上に接合される工程である。一般にワイヤボンド工程では、ワイヤへの超音波振動により電極が動くことのないように、電極またはリードフレームなどのボンディング対象物が、その載置されるワイヤボンド装置のステージなどに、クランパで押圧固定されるか真空吸着固定された状態で、それにワイヤが超音波接合される。
【０００３】
リードフレームのワイヤボンド装置への固定方法として、たとえば特開平６−２６０５２５号公報（特許文献１）のように、クランパを用いてリードフレームを表面側からステージに押圧固定する方法がある。またたとえば特開平８−６４９９７号公報（特許文献２）のように、リードフレームの裏面側に吸着孔を設け、真空吸着力を利用してリードフレームをステージに吸着固定させる方法がある。その他たとえば特開２０１３−１１８３０９号公報（特許文献３）のように、ボンディング対象をステージに固定するための固定棒がボンダヘッドに取り付けられた構成も考えられる。特開２０１３−１１８３０９号公報においては、ボンディング対象がボンダヘッドの振動につられてボンダヘッドと同方向に振動することを抑制し、ボンディング対象が固定された状態で安定にワイヤを接合する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６０５２５号公報
【特許文献２】特開平８−６４９９７号公報
【特許文献３】特開２０１３−１１８３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開平６−２６０５２５号公報においては、リードフレームに含まれる多数の細く小さい端子であるリード１ｂのそれぞれに押圧用のクランパが押し当てられる。しかしこの場合、多数のクランパが設置された状態でワイヤボンドがなされるため、ボンドツールとクランパとの接触などの問題が起こり得る。
【０００６】
また特開平８−６４９９７号公報のようにリードフレームの裏面側をステージなどに吸着固定させる方法においては、リードフレームの形状が複雑となれば、リードフレームの表面の一部が吸着固定されても、リードフレームに含まれる各電極はステージから浮いてしまい固定が困難となる。このため各電極上へのワイヤの超音波接合が困難となる問題が起こり得る。
【０００７】
さらに特開２０１３−１１８３０９号公報においては、振動部材と固定棒とが一体のボンダヘッドを構成している。このため固定棒によるリードフレームの固定の位置および力の強さが、振動部材の位置および押圧力により決まってしまうため、その固定棒による押圧位置および押圧力を自在に制御することができない問題が起こり得る。
【０００８】
上記の各問題を解消するために、クランパを用いてリードフレームの多数の細い端子よりも平面視における外側の枠状の部分をその表面側から押圧固定する方法がある。しかし近年、リードフレームの形状が複雑となり、リードフレームの端子よりも外側の枠状の部分を押圧固定するだけでは、複雑に細長く引き回された形状の電極を固定することが困難となる問題が生じている。
【０００９】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、複雑な形状のリードフレームにワイヤボンド工程を行なう際に、より容易にリードフレームを安定に固定し、ワイヤを安定に接合することが可能な、ワイヤボンド装置およびワイヤボンド方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のワイヤボンド装置は、ボンドツールと、ステージと、クランパと、固定部材とを備えている。ボンドツールはワイヤをリードフレームに接続可能である。ステージは端子を含むリードフレームを載置固定する。クランパはリードフレームの端子よりも平面視における外側の領域をリードフレームの一方の主表面側からステージに押圧固定可能である。固定部材はクランパよりも平面視における内側の領域においてクランパとは別個の部材でありリードフレームをステージに押圧することで固定可能である。
【００１１】
本発明のワイヤボンド方法は、まずワイヤボンド装置に含まれるステージに端子を含むリードフレームが載置され、リードフレームの端子よりも平面視における外側の領域が、クランパを用いてリードフレームの一方の主表面側からステージに押圧固定される。ステージに含まれる、リードフレームをステージに固定可能な、クランパとは別個の部材である固定部材を用いて、リードフレームがクランパよりも平面視における内側においてステージに押圧することで固定される。ボンドツールを下降させ、リードフレームに接触するワイヤが押圧される。ボンドツールに超音波を印加することによりリードフレームにワイヤが接続される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リードフレームの端子よりも外側の領域がクランパによりステージに押圧固定され、さらに固定部材によりクランパよりも内側の領域がステージに押圧固定される。このためクランパによりリードフレームの外側の広い平面積の領域を容易に押圧可能となる。さらに固定部材がクランパより内側の領域を押圧することにより、複雑に細長く引き回された形状のリードフレームを安定に固定し、そこへワイヤを安定に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１におけるワイヤボンド装置の外観態様の第１例を示す概略斜視図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。
【図３】実施の形態１におけるワイヤボンド装置の外観態様の第２例を示す概略斜視図である。
【図４】実施の形態１における図１のワイヤボンド装置を用いたワイヤボンド方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図５】実施の形態１における図１のワイヤボンド装置を用いたワイヤボンド方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図６】実施の形態１における図１のワイヤボンド装置を用いたワイヤボンド方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図７】実施の形態２におけるワイヤボンド装置の外観態様を示す概略斜視図である。
【図８】図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。
【図９】実施の形態２における図７のワイヤボンド装置を用いたワイヤボンド方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図１０】実施の形態２における図７のワイヤボンド装置を用いたワイヤボンド方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１１】実施の形態２における図７のワイヤボンド装置を用いたワイヤボンド方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図１２】実施の形態２における図７のワイヤボンド装置を用いたワイヤボンド方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図１３】図１２中に点線で囲まれた領域ＸＩＩＩの構成をより詳細に示す拡大概略断面図である。
【図１４】実施の形態３におけるワイヤボンド装置の外観態様を示す概略斜視図である。
【図１５】図１４中のＸＶ−ＸＶ線に沿う部分の概略断面図である。
【図１６】実施の形態３における図１４のワイヤボンド装置を用いたワイヤボンド方法の一工程を示す概略断面図である。
【図１７】実施の形態４におけるワイヤボンド装置の外観態様を示す概略斜視図である。
【図１８】図１７中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。
【図１９】実施の形態４における図１７のワイヤボンド装置を用いたワイヤボンド方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図２０】実施の形態４における図１７のワイヤボンド装置を用いたワイヤボンド方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図２１】実施の形態４における図１７のワイヤボンド装置を用いたワイヤボンド方法の第３工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず本実施の形態のワイヤボンド装置の構成について図１〜図３を用いて説明する。なお、説明の便宜のため、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向が導入されている。図１は本実施の形態のワイヤボンド装置の構成の第１例を概略的に示している。また図２は図１の構成をより詳細に示すために示された断面図である。図１を参照して、本実施の形態のワイヤボンド装置１００は、ボンドツール１と、ステージ３と、クランパ５と、固定部材７とを主に有している。
【００１５】
ボンドツール１は、リードフレーム１１または半導体チップ１３などに、金属製のワイヤ１５を接続可能な部材である。ボンドツール１は細線であるワイヤ１５に接触しながらこれをリードフレーム１１などに接合させる部材であるため、その先端部は他の領域に比べて細くなるようにやや尖った形状を有していることが好ましい。ボンドツール１は、通常の不使用の状態においてはステージ３およびクランパ５などよりもＺ方向に関する上側に浮かぶように配置されており、これがたとえばワイヤボンド工程の際にはステージ３の表面上などに下降することが可能な機能を有している。ボンドツール１は、たとえばステンレス鋼のような、ワイヤボンド（ワイヤボンディング）工程中に変形しにくい材料により形成されており、Ｚ方向に沿う方向に延びる細長い形状を有していることが好ましい。
【００１６】
ステージ３は、ワイヤ１５を接合しようとするリードフレーム１１などのボンディング対象を載置固定するための部材である。ステージ３は、平面視においてたとえば矩形状（正方形状）を有しており、一方の主表面３ａと、一方の主表面３ａに対向する他方の主表面３ｂとを有している。一方の主表面３ａはＺ方向上側に配置されており、他方の主表面３ｂは一方の主表面３ａと反対側すなわちＺ方向下側に配置されている。ステージ３の一方の主表面３ａ上に、リードフレーム１１などが載置固定可能となっている。
【００１７】
リードフレーム１１は、図１中のＸ方向に沿って延びる電極としての端子が、Ｙ方向に関して間隔をあけて複数並ぶように形成された構成を有している。リードフレーム１１は、その平面視における中央部の、多数の端子が形成されたパターン領域１１ｃと、パターン領域１１ｃの平面視における外側の枠状の部分であるパターン外領域１１ｅとを有している。ここでパターン領域１１ｃは、複数の端子が配置された領域自身と、たとえば１対の互いに隣り合う端子の間に挟まれた領域と、半導体チップ１３が載置された電極またはその他の配線の配置される領域とのすべてを含むものとし、リードフレーム１１の平面視における最も外側の端子の最外部よりも内側の領域全体を意味するものとする。またパターン外領域１１ｅはリードフレーム１１の平面視における最も外側の端子の最外部よりも外側の領域全体を意味するものとする。
【００１８】
図１および図２を参照して、リードフレーム１１は、基本的に平板形状の部材であり、一方の主表面１１ａと、一方の主表面１１ａに対向する他方の主表面１１ｂとを有している。一方の主表面１１ａはＺ方向上側に配置されており、他方の主表面１１ｂは一方の主表面１１ａと反対側すなわちＺ方向下側に配置されている。ステージ３の一方の主表面３ａには、リードフレーム１１の他方の主表面１１ｂに接するようにリードフレーム１１が載置されている。リードフレーム１１は、たとえば一方の主表面１１ａ上に半導体チップ１３または電子部品が固着され、半導体素子および電子部品とリードフレームに含まれる電極との間がワイヤにより配線される。
【００１９】
本実施の形態のリードフレーム１１はたとえばパワーモジュールに用いられるものであり、厚みすなわち一方の主表面１１ａと他方の主表面１１ｂとの距離が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下程度である。たとえばプレス加工によりリードフレーム１１を形成する場合、加工上の制約として、リードフレーム１１に含まれる細長い端子の幅は、その厚み以上の値であることが必要とされる。たとえば厚みが０．７ｍｍのリードフレーム１１であれば、そ子に含まれる端子の幅は０．７ｍｍ以上であることが必要である。
【００２０】
しかしながら、通常のパワーモジュールは、たとえば１２本以上３０本以下程度の信号配線を、パワーモジュールの外側の端子まで引き回す必要がある。このように多数の信号配線としてのワイヤ１５を配置するために、リードフレーム１１には多数の端子を設ける必要がある。リードフレーム１１の端子は、リードフレーム１１の外に配置される電極端子の位置までワイヤ１５を引き回すことが可能な構成を有する必要がある。このためリードフレーム１１の端子としては、どうしても細く長い電極を形成せざるを得ないという事情が存在する。
【００２１】
クランパ５は、ステージ３の一方の主表面３ａ上に載置されたリードフレーム１１のうち端子よりも平面視における外側の領域すなわちパターン外領域１１ｅを、リードフレーム１１の一方の主表面３ａ側すなわちＺ方向の上側からステージ３に押圧固定可能な部材である。図１においては、平面視における矩形状のリードフレーム１１のパターン外領域１１ｅにおける４つの角部に隣接する領域のそれぞれに上側から接するようにクランパ５が設置されている。そしてこれら４つのクランパ５が下側に力を加えることにより、クランパ５はステージ３の一方の主表面３ａに密着するようにリードフレーム１１の特にパターン外領域１１ｅを押圧している。
【００２２】
固定部材７は、クランパ５より平面視における内側の領域において、リードフレーム１１をステージ３の一方の主表面３ａに密着するように押圧することでリードフレーム１１をステージ３に固定可能な、クランパ５とは別個の部材である。具体的には、本実施の形態における固定部材７は、ステージ３の一方の主表面３ａに互いに間隔をあけて複数形成された突起７Ａである。また後述するように、ボンドツール１もリードフレーム１１とステージ３との固定に重要な役割を有するため、本実施の形態においてはボンドツール１も固定部材７に含まれるといえる。
【００２３】
複数の突起７Ａは、ステージ３の一方の主表面３ａのうち、特にリードフレーム１１に含まれる端子（電極）などの間に挟まれた領域と密着可能な領域に形成されていることが好ましく、他の領域に比べて一方の主表面３ａがＺ方向上方に突出した形状を有している。また複数の突起７Ａは、平面視にてステージ３上のリードフレーム１１のうちワイヤ１５がボンディングされる位置を挟むように、互いに間隔をあけた２か所に形成されることが好ましい。
【００２４】
図１においては各突起７Ａは平面視において矩形状を有しているが、これに限らず、たとえば平面視において円形状の突起７Ａが形成されていてもよい。また突起７Ａの先端部すなわちＺ方向最上部はたとえばＸＹ平面に沿う平坦な形状であるが、先端部は曲面形状であってもよく、先端部の角部に斜め方向の平面（いわゆるＣ面）が形成された構成であってもよい。また突起７Ａはリードフレーム１１によって塑性変形しない程度の硬度を有することが好ましい。また突起７Ａ上に載置されるリードフレーム１１の他方の主表面１１ｂ上に塑性変形痕が残ってもよい用途であれば、突起７Ａは三角形状または半球形状であってもよい。仮に突起７Ａが上方に尖った三角形状であれば、突起７Ａの表面に沿うようにリードフレーム１１を変形させることによる、リードフレーム１１のステージ３上への固定状態の安定度が増す。
【００２５】
その他、リードフレーム１１は、これが取り付けられる図示しない半導体装置内においてモールド樹脂により封止される領域内に、パターン領域１１ｃが形成されている。パターン領域１１ｃ上には、たとえば電力用半導体素子のような半導体チップ１３が配置されている。
【００２６】
図３は本実施の形態のワイヤボンド装置の構成の第２例を概略的に示している。図３を参照して、ワイヤボンド装置１０１は基本的に図１のワイヤボンド装置１００と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の参照符号が付され、その機能等が同じである限りその説明を繰り返さない。ただし図３のワイヤボンド装置１０１は、クランパ５が２本のみ設けられている。すなわち図３のリードフレーム１１は、２本のクランパ５のみにより、ステージ３に密着するように押圧されている。この点において図３の構成は、４本のクランパ５がリードフレーム１１を押圧する図１の構成と異なっている。リードフレーム１１のステージ３への固定強度を確保する観点から、クランパ５は図１のように平面視におけるパターン外領域１１ｅの４隅を押圧する構成であることがより好ましい。しかしクランパ５は必ずしも図１のように４本有する必要はなく、パターン外領域１１ｅをステージ３に押圧固定可能な任意の本数とすることができる。
【００２７】
図４〜図６は、ワイヤボンド装置１００を用いたワイヤボンド方法を示す図面である。次に図４〜図６および図２を用いて、本実施の形態のワイヤボンド方法について説明する。
【００２８】
図４を参照して、まず上記の図１〜図２に示す構成を有するワイヤボンド装置１００が準備される。そのワイヤボンド装置１００に含まれるステージ３のＺ方向に関する上側の一方の主表面３ａ上に、電極としての端子などを含むリードフレーム１１が載置される。
【００２９】
なおリードフレーム１１は、プレス加工またはエッチング加工により、複数の端子などのパターンが形成されることにより製造される。ただしリードフレーム１１のパターンがプレス加工により形成されれば、その端面に反りまたはバリなどが発生する場合がある。反りまたはバリが発生すれば、リードフレーム１１とワイヤボンド装置１００のステージ３との接触状態に影響が出てリードフレーム１１とステージ３との間の摩擦力にばらつきが生じる。その結果、リードフレーム１１へのワイヤ１５の接合強度の安定性が損なわれるリスクが増大するため注意が必要である。
【００３０】
リードフレーム１１に含まれる端子よりも平面視における外側の領域すなわちパターン外領域１１ｅ（図１参照）が、クランパ５によりリードフレーム１１の一方の主表面１１ａ側（上側）からステージ３の一方の主表面３ａ上に押圧固定される。クランパ５による押圧力は、１本あたり、Ｚ方向下方に２ｋｇｆ以上であることが好ましい。図示されないが、リードフレーム１１の一方の主表面１１ａ上には、図１のように半導体チップ１３が接続すなわちダイボンドされている。リードフレーム１１の他方の主表面１１ｂがステージ３の一方の主表面３ａに接触するように、ステージ３上にリードフレーム１１が載置される。
【００３１】
ステージ３の一方の主表面３ａ上の、特にリードフレーム１１の中央部のパターン領域１１ｃ（図１参照）が載置される領域には、互いに間隔をあけて、固定部材７としての突起７Ａが複数形成されている。クランパ５によりリードフレーム１１がステージ３に押圧固定されると、突起７Ａの真上に配置されるリードフレーム１１に上向きの荷重が加わる。すなわちワイヤボンドがされる予定である位置に隣接する領域（突起７Ａと平面視において重なるリードフレーム１１の領域）が、突起７ＡによってＺ方向上方に持ち上げられる。
【００３２】
図５を参照して、リードフレーム１１がステージ３に固定された状態で、ワイヤ１５の先端部が、リードフレーム１１の一方の主表面１１ａ上の電極など、ワイヤ１５を接合させたい位置に接触するように、設置される。ワイヤ１５の先端部は、突起７ＡによりＺ方向上方に持ち上げられたリードフレーム１１の領域に隣接する領域、特に複数（たとえば２つ）の突起７Ａの間に挟まれた領域に接触するように設置されることが好ましい。
【００３３】
その後、リードフレーム１１の上方のボンドツール１が、リードフレーム１１の一方の主表面１１ａ上の電極などに接触するワイヤ１５の真上の位置まで、Ｘ方向およびＹ方向に関して移動する。そのボンドツール１がＺ方向に関して下降し、その先端部がリードフレーム１１に接触するワイヤ１５と接触する。ワイヤ１５がボンドツール１の先端部とリードフレーム１１とに挟まれた状態で、ボンドツール１が図のようにＺ方向下方に荷重Ｆを加えることにより、ステージ３の一方の主表面３ａと、リードフレーム１１に接触するワイヤ１５とを押圧する。ボンドツール１によってリードフレーム１１に荷重Ｆが加えられると、リードフレーム１１はワイヤボンド装置１００のステージ１１の突起７Ａにより、図４の状態より更にＺ方向上方に大きく持ち上げられ、突起７Ａの形状に追随するように変形する。これにより、ステージ３に含まれる、リードフレーム１１をステージ３に固定可能な、クランパ５とは別個の部材である固定部材７すなわち突起７Ａおよびボンドツール１を用いて、リードフレーム１１がクランパ５よりも平面視における内側の領域すなわちパターン領域１１ｃにおいてステージ３に押圧することで固定される。
【００３４】
以上のように、リードフレーム１１がステージ３に固定される工程においては、リードフレーム１１のうち平面視におけるワイヤ１５が接続される領域に隣接する領域において、リードフレーム１１の他方の主表面１１ｂ（および一方の主表面１１ａ）が突起７Ａの表面に沿う形状となるように変形される。これにより、突起７Ａがリードフレーム１１のＺ方向上方に変形した部分に嵌まり込むように固定される。
【００３５】
このような変形による固定は、突起７Ａが、ボンドツール１を下降させる（ワイヤ１５を接合させる）領域を挟むようにこれに隣接する複数（たとえば２点）の互いに間隔をあけた領域に設けられ、その複数の突起７Ａに挟まれた領域にてボンドツール１を下降させることによりなされる。図５においては、Ｘ方向に関して２つの突起７Ａに挟まれた領域にボンドツール１が下降し、そこにワイヤ１５が接合される。ワイヤ１５が接合される領域が下降すれば、それを挟むＸ方向両側の突起７Ａと重なる領域のリードフレーム１１は上方に持ち上げられるため、突起７Ａに食い込むように変形する。これにより、平面視において突起７Ａに隣接する領域であるリードフレーム１１のボンド位置は、ステージ３の突起７Ａに固定される。このため突起７Ａは固定部材７であるといえる。またボンドツール１はワイヤ１５を接合するとともに、リードフレーム１１にステージ３側への押圧力を与えているため、ボンドツール１も固定部材７であるといえる。
【００３６】
なお突起７Ａは、ステージ３に載置されたリードフレーム１１のワイヤ１５を接合すべき領域を挟むことが可能であれば、２箇所に限らず、３箇所以上に配置されてもよい。３つ以上の突起７Ａによりリードフレーム１１が固定されれば、リードフレーム１１をより強固にステージ３に固定することができる。また突起７Ａの１本当たりに加わる、リードフレーム１１をステージ３に固定する力は５００ｇｆ以上であることが好ましい。
【００３７】
図６を参照して、ボンドツール１がワイヤ１５を下向きに荷重Ｆで押圧した状態を保ちながら、ボンドツール１に超音波振動が印加される。これによりボンドツール１は、図中の矢印に示すようにＸＹ平面に沿う任意の方向に振動し、その振動をワイヤ１５の先端部に伝えることにより、ワイヤ１５の先端部をリードフレーム１１の一方の主表面１１ａ上に接続する。
【００３８】
図２を参照して、ワイヤボンディング工程の後は、ボンドツール１を上昇させ、リードフレーム１１のパターン外領域１１ｅからクランパ５が取り外される。これによりリードフレーム１１はワイヤボンド装置１００から取り外される。以上により、図１に示すようにリードフレーム１１にワイヤ１５が接続される。
【００３９】
パワーモジュールにおいては、ワイヤ１５のリードフレーム１１に対する接合強度は品質上重要である。パワーモジュールは、モータなどの負荷に対して、たとえば直流信号を交流信号に変換したり、系統から受けた交流信号の電流値および周波数値を変換したりする機能を有する。その役割上、パワーモジュールは大電力を扱うことが多いが、扱うエネルギの数％はパワーモジュール自身が損失として発熱するという特徴を有する。このため、負荷の変動によるパワーモジュール自身の温度変化が顕著である。パワーモジュールは、たとえば室温での使用環境から、１２５℃以上１７５℃以下程度の高温環境までの間で、使用される温度環境が繰り返し変化されることを想定して設計される。リードフレーム１１の材料は通常銅であるのに対し、ワイヤ１５の材料は通常アルミニウム（または金、銀、銅のいずれか）である。このように互いに接合されるリードフレーム１１とワイヤ１５とは材質が異なるために線膨張係数に差が生じることから、これが用いられる温度環境の変化による伸縮態様に差が生じ、両者の接合部に熱応力が生じる。リードフレーム１１とワイヤ１５との接合界面の状態によっては、この熱応力によって接合界面に隣接する領域のワイヤ１５の素材内に亀裂が進展し、断線する場合がある。このようにパワーモジュールでは、使用によって生じる温度変化により各部が疲労していくため信頼性の確保には寿命設計が重要である。ワイヤ１５の接合強度とその接合部の寿命とは一般的に相関関係がある。このためワイヤ１５の接合部の品質はその寿命設計の観点で重要であるといえる。
【００４０】
次に、本実施の形態の問題点および背景技術について説明したうえで、本実施の形態の作用効果について説明する。
【００４１】
近年、パワーモジュールの小型化、多機能化の需要が高まっている。パワーモジュールの小型化または多機能化を実現するため、リードフレームに形成される電極としての端子などのパターンは細く、複雑に、長く引き回される傾向がある。しかし電極が細くなると、ボンドツールからワイヤへ超音波振動を印加した際に、リードフレームの電極自体が振動の影響を受け、ワイヤとともに振動する場合がある。リードフレーム自体が振動すれば、リードフレームに対するワイヤの相対移動距離が減少する。
【００４２】
通常、ワイヤボンド工程においては、ボンドツールがワイヤを加圧し、ワイヤがリードフレームの電極上などで超音波により摺動する。これにより、振動を受けるワイヤの表面およびリードフレームの表面に形成された酸化膜を破壊して新生面を露出させ、ワイヤの金属原子とリードフレームの金属原子との距離を両者が金属結合可能な距離にまで接近させる。これによりワイヤとリードフレームとが互いに接合される。上記の酸化膜を確実に破壊させ、信頼性の高い接合を行なう観点から、接合時におけるリードフレームに対するワイヤの相対移動距離が大きいことが重要となる。接合時にリードフレーム自体が振動し、リードフレームに対するワイヤの相対移動距離および相対速度が減少すれば、ワイヤとリードフレームの表面の酸化膜を破壊しにくくなるため、ワイヤとリードフレームとを接合させることが困難となり得る。すると複数のリードフレームの間で同じ条件の超音波振動を印加してワイヤボンド工程が行なわれても、その複数のリードフレームの間で接合強度にばらつきが生じ、ワイヤの接合部の信頼性が低下する。
【００４３】
したがって、リードフレームをワイヤボンド装置のステージなどに固定したうえで、ワイヤをステージに対して相対的に高い速度で摺動させることが重要となる。ワイヤボンド工程中にリードフレームがステージに対して動かない程度にリードフレームが固定されることが好ましい。しかしワイヤボンド工程の後にはリードフレームはステージから取り外される必要があるため、ワイヤボンド工程時にステージとリードフレームとの間は接着または接合されるわけではなく、あくまで両者は単に接触された状態とされる。しかしステージとリードフレームとの接触面はたとえば図１のＸＹ平面に沿う方向であり、かつボンドツールへの超音波振動の加振方向もたとえば図１のＸＹ平面に沿う方向である。このためリードフレームのステージに対する固定が不十分となれば、リードフレームがステージの表面に沿って滑ってしまう問題が生じ、上記のようにワイヤの接合部の信頼性を低下させる可能性がある。
【００４４】
細く長い電極形状すなわち端子を有するリードフレームについて、ワイヤがボンディングされる際におけるリードフレームの振動を防ぐために、リードフレームの複数の端子のそれぞれに対してクランパによりステージなどに固定する手法がある。しかしパワーモジュールでは、多数の半導体チップとリードフレームの電極とをワイヤにより接続する必要があるため、上記の手法によれば必要なクランパの量が多くなるとともに、ワイヤを張る経路が複雑になる。仮に複数のワイヤのうちの１つのワイヤを張る経路に、別のボンド点を固定するクランパが配置されれば、ボンドツールがクランパと接触したり、ボンド後にクランパを外すことが困難となったりするため好ましくない。そのため、非常に煩雑なクランパ配置の設計が必要になったり、複数種類のクランパを用いてワイヤボンド工程を行なう必要が生じる。
【００４５】
このように、特に複数の端子を有する複雑な形状のリードフレームに含まれる個々の端子を、クランパで固定するのは困難である。このため、リードフレームの端子の外側の枠状領域であるパターン外領域をクランパで固定する方法が考えられる。しかしリードフレームのパターンが複雑となり、電極が細長く引き回されると、リードフレームのパターン外領域がクランパで押圧固定されたとしても、電極は超音波を印加した際にその固定が不十分となり、結果的にその電極にワイヤを安定にボンディングすることができないという問題が生じる。リードフレームの剛性が大きければ、そのパターン外領域をクランパで押圧するだけでも電極を安定に固定しボンディングすることができる。しかし上記のようにリードフレームの電極は細く長いため、その部分の剛性は小さい。するとリードフレームへのワイヤの接合時にボンドツールがリードフレームに印加する荷重と超音波振動とによってリードフレームが変形したり振動したりする。このため相対的にワイヤに対する加圧および超音波振動がリードフレームにも不安定に伝わり、リードフレームを振動させる結果、ワイヤの接合が不安定になる場合がある。
【００４６】
以上のように、本実施の形態のリードフレーム１１の端子が形成されるパターン領域１１ｃと、その外側のパターン外領域１１ｅとのいずれか一方のみをクランパでステージなどに押さえつけ固定した状態でワイヤボンド工程が行なわれれば、固定状態が不安定になる可能性がある。
【００４７】
しかし押圧機構の代わりに、たとえばリードフレーム１１の一部である半導体チップ１３の載置部分が、吸着孔を有するステージに固定される場合には、それ以外のたとえば各電極の部分がステージ３から浮いてしまい、その電極の部分へのボンディング工程が困難となる可能性がある。またリードフレーム１１の複数の端子のそれぞれが吸着孔によりステージ３に固定される構成を適用すれば、そのような多数の吸着孔を有する装置の構成が複雑となり、その装置のコストが高騰する可能性がある。
【００４８】
そこで本実施の形態のワイヤボンド装置１００，１０１は、リードフレーム１１の押圧手段として、クランパ５と、それより内側の固定部材７としての突起７Ａ（およびボンドツール１）との双方を備えている。これらにより、ワイヤボンド工程の際には、クランパ５がリードフレーム１１のパターン外領域１１ｅをステージ３に押圧固定し、かつそれとは別個の固定部材７としての突起７Ａ（およびボンドツール１）がリードフレーム１１のパターン領域１１ｃをステージ３に押圧固定する。
【００４９】
本実施の形態においては、クランパ５によるリードフレーム１１の外周部のステージ３への押圧固定力を補うように、突起７Ａおよびボンドツール１（固定部材７）によるステージ３へのリードフレーム１１の押圧固定がなされる。複数の突起７Ａに挟まれた領域にボンドツール１を下降させ、突起７Ａの表面に沿う形状となるようにリードフレーム１１を変形させる。これによりリードフレーム１１は、ボンドツール１の押圧力によるリードフレーム１１の変形部分に突起７Ａが嵌まり込むように固定される。このため複雑な形状のリードフレーム１１であっても、複雑な形状のクランパで個々の端子を押圧固定することなく、ワイヤボンド装置１００のステージ３に安定に固定することができる。このためワイヤ１５をリードフレーム１１に安定に接合させることができる。
【００５０】
突起７Ａが複数形成され、リードフレーム１１は間隔をあけて複数箇所にて固定されるため、より安定にステージ３に対して固定される。この突起７Ａにより、複雑に引き回された細長い平面形状のリードフレーム１１においても、そこへのワイヤ１５のボンド位置に隣接する領域を選択的にステージ３に固定することが容易に可能となる。
【００５１】
（実施の形態２）
図７は本実施の形態のワイヤボンド装置の構成を概略的に示している。図７を参照して、ワイヤボンド装置２００は基本的に図１のワイヤボンド装置１００と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の参照符号が付され、その機能等が同じである限りその説明を繰り返さない。ただし図７のワイヤボンド装置２００は、固定部材７が、リードフレーム１１の一方の主表面１１ａ側からリードフレーム１１を押圧可能な他のクランパ７Ｂである。この点においてワイヤボンド装置２００は、固定部材７がステージ３の一方の主表面３ａ上に設けられた突起７Ａである実施の形態１のワイヤボンド装置１００とは構成上異なっている。
【００５２】
具体的には、図７および図８を参照して、本実施の形態においては、他のクランパ７Ｂは、ボンドツール１と同様に、通常の不使用の状態においてはステージ３およびクランパ５などよりもＺ方向に関する上側に浮かぶように配置されており、これがたとえばワイヤボンド工程の際にはステージ３の表面上などに下降することが可能な機能を有している。他のクランパ７Ｂはボンドツール１と一体であるため、ボンドツール１とたとえばＸ方向に関して並ぶように配置されており、ボンドツール１と同様に、Ｚ方向に沿う方向に延びる細長い形状を有していることが好ましい。また他のクランパ７Ｂは、ボンドツール１と同様に、その先端部は他の領域に比べて細くなるようにやや尖った形状を有していることが好ましい。他のクランパ７Ｂは、たとえばステンレス鋼のような、繰り返しの加圧と超音波振動印加によって変形しにくい材質により形成されることが好ましい。
【００５３】
他のクランパ７Ｂは、ボンドツール１と一体ではあるが、ボンドツール１と独立に駆動可能である。すなわち他のクランパ７Ｂは、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に関してボンドツール１と一体として移動することもできるが、たとえばＺ方向に関してボンドツール１と独立して移動することもできる。これにより他のクランパ７Ｂは、たとえばＺ方向上方からリードフレーム１１のパターン領域１１Ｃを押圧することができる。
【００５４】
図９〜図１３は、ワイヤボンド装置２００を用いたワイヤボンド方法を示す図面である。次に図９〜図１３および図８を用いて、本実施の形態のワイヤボンド方法について説明する。
【００５５】
図９を参照して、まず上記の図７〜図８に示す構成を有するワイヤボンド装置２００が準備される。そのワイヤボンド装置２００に含まれるステージ３の一方の主表面３ａ上にはリードフレーム１１が載置され、クランパ５によりリードフレーム１１のパターン外領域１１ｅ（図７参照）がステージ３に押圧固定される。ここでのリードフレーム１１の載置態様は基本的に実施の形態１の図４と同様である。
【００５６】
図１０を参照して、ボンドツール１と一体となった他のクランパ７Ｂが、ボンドツール１とともに、Ｘ方向およびＹ方向に移動する。このときボンドツール１は、リードフレーム１１の一方の主表面１１ａ上の、ワイヤボンドがされる予定である電極などの真上の位置に配置されるように、Ｘ方向およびＹ方向に移動する。またこれに伴い、他のクランパ７Ｂは、たとえばリードフレーム１１の一方の主表面１１ａ上（端子上）のワイヤボンドがされる予定である位置に隣接する領域の真上に配置される。
【００５７】
その後、他のクランパ７ＢがＺ方向下方に移動してその先端部がリードフレーム１１の一方の主表面１１ａに達し、Ｚ方向下方の荷重を加える。クランパ５による押圧力は、１本あたり、Ｚ方向下方に１ｋｇｆ以上であることが好ましい。これにより他のクランパ７Ｂは、リードフレーム１１のワイヤ１５が接続される領域に隣接する領域をステージ３側すなわち図１０のＺ方向下側に押圧する。これにより他のクランパ７Ｂは、下向きの荷重Ｆ１によりリードフレーム１１をステージ３に押圧固定する。なお他のクランパ７Ｂはボンドツール１と独立に駆動可能であるため、この工程においてはボンドツール１はＺ方向下方に移動しなくてもよい。また図１０の工程においては、他のクランパ７Ｂがリードフレーム１１に搭載された半導体チップおよび、図１０に示すボンドツール以外のボンドツール１などに接触しないようにそのＸ方向およびＹ方向に関する位置が選択され、その位置まで移動する。
【００５８】
図１１を参照して、リードフレーム１１の一方の主表面１１ａ上の、ワイヤボンドがされる予定である電極などには、ワイヤ１５の先端部が接触するように設置される。この状態で、図１０のように他のクランパ７Ｂが下向きの荷重Ｆ１をリードフレーム１１に印加した状態を保ちながら、ボンドツール１がＺ方向に関して下降し、その先端部がリードフレーム１１に接触するワイヤ１５と接触し、下向きの荷重Ｆ２を加える。このボンドツール１のワイヤ１５に対する押圧態様は、図５と同様である。
【００５９】
図１２を参照して、他のクランパ７Ｂが荷重Ｆ１を、ボンドツール１が荷重Ｆ２を加えた状態を保ちながら、ボンドツール１に超音波振動が印加される。これにより図６の工程と同様に、ボンドツール１は振動をワイヤ１５の先端部に伝え、ワイヤ１５の先端部をリードフレーム１１の一方の主表面１１ａ上に接続する。
【００６０】
図１３は、本実施の形態において互いに一体として形成されるボンドツール１と他のクランパ７Ｂとの構成の詳細を示している。図１３を用いて、図１０〜図１２のように他のクランパ７Ｂとボンドツール１とを互いに独立に駆動させる機構について説明する。図１３を参照して、他のクランパ７ＢのＺ方向上側にはエアシリンダ２１が取り付けられており、ボンドツール１のＺ方向上側にはボンディングヘッド２３が取り付けられている。また他のクランパ７Ｂとエアシリンダ２１との取り付けられる位置にはばね２５が挟まれていてもよく、ボンディングヘッド２３にはゴム２７のようなクッション材が取り付けられていてもよい。これによりクランプ時に他のクランパ７Ｂなどに過度な荷重が印加されたり、ボンディングヘッド２３が破損したりする不具合を抑制することができる。なお図示されないが、たとえばクッション材としてのばね２５またはゴム２７は、たとえば他のクランパ７Ｂの先端部に取り付けられてもよい。
【００６１】
エアシリンダ２１はボンディングヘッド２３に取り付けられている。このためボンドツール１と他のクランパ７Ｂとは一体として構成されており、たとえばＸ方向およびＹ方向に関しては、ボンドツール１と他のクランパ７Ｂとは一体として同時に同様に、並列して移動することができる。またエアシリンダ２１を取り付けている部分には図示しない回転機構が設けられており、図示しないサーボモータによってエアシリンダ２１の取付位置を回転させ、エアシリンダ２１およびボンディングヘッド２３のＸ，Ｙ方向の位置を決めることができる。その結果、他のクランパ７ＢのＸ，Ｙ方向の位置を決めることができる。
【００６２】
ワイヤボンド工程を行なう際には、Ｘ方向およびＹ方向に関するボンドツール１および他のクランパ７Ｂの移動が終わった後、エアシリンダ２１に空気が注入され、その空気の圧力により、エアシリンダ２１に取り付けられた他のクランパ７ＢがＺ方向に駆動する。これにより他のクランパ７Ｂは、Ｚ方向に押圧力Ｆ１（図１２参照）を印加しながら下降することができる。一方、エアシリンダ２１の空気圧はボンドツール１には及ばない。このため、ボンドツール１は他のクランパ７Ｂと同時に同様に下降しないようにすることができる。ボンドツール１は、たとえば図示しないサーボモータの駆動により、他のクランパ７Ｂと独立に下降させることができる。
【００６３】
ワイヤボンド工程の終了後は、エアシリンダ２１内の空気圧を下げることにより、他のクランパ７Ｂを上昇させることができる。
【００６４】
図８を参照して、以上によりワイヤボンド工程が終了した後、他のクランパ７Ｂおよびボンドツール１が上昇される。以降、上記図１０〜図１２および図８と同様の工程が、リードフレーム１１の一方の主表面１１ａ上の他の箇所において行なわれ、ワイヤボンド工程が繰り返される。２度目以降のワイヤボンド工程においては、ボンドツール１および他のクランパ７Ｂのワイヤボンドすべき領域（に隣接する領域）への移動に際し、他のクランパ７Ｂが既にボンディングされたワイヤ１５に接触しないように留意する必要がある。
【００６５】
他のクランパ７Ｂは、ボンドツール１に対してその超音波発振方向、すなわち図１２に示すＸ方向に並ぶ位置に配置されることが好ましい。このようにすれば、ワイヤ１５の接合の安定性を非常に高くすることができる。他のクランパ７Ｂとボンドツール１との並ぶ方向が、超音波発振方向に完全に一致することがより好ましいが、これらは完全に一致しなくてもよい。具体的には、平面視において、他のクランパ７Ｂの設置個所とワイヤ１５がボンディングされる箇所とを結ぶ直線に対して、ボンドツール１の超音波発振方向のなす角度が３０°以下であることが好ましい。このようにすれば、ワイヤ１５の接合の安定性を高めることができる。
【００６６】
またたとえば他のクランパ７Ｂは、それとボンドツール１との並ぶ方向に交差する方向に関して、ボンドツール１の超音波振動による変位の範囲内に収まる位置に配置されることが好ましい。具体的には、たとえばボンドツール１がＸ方向に沿う方向に振動し、他のクランパ７Ｂがボンドツール１に対してＸ方向に沿う方向に並ぶように配置されている場合、ボンドツール１の振動時に、Ｙ方向に関する他のクランパ７Ｂの配置される位置と同じ座標の範囲内にボンドツール１が存在するように、他のクランパ７Ｂが配置されることが好ましい。このようにすれば、ワイヤ１５の接合安定性をより高めることができる。なお上記において、ボンドツール１の超音波発振方向が、Ｙ方向に関する他のクランパ７Ｂの中央部と、ボンドツール１の位置すなわちボンディングされる位置とを結ぶ直線上に完全に乗る、すなわち一致することがより好ましい。このようにすれば、ワイヤ１５の接合安定性をより高めることができるとともに、リードフレーム１１がボンドツール１の振動の影響を受けて共振する現象の発生を抑制することができる。
【００６７】
なお他のクランパ７Ｂには、図示しないスライド機構が取り付けられていることがより好ましい。このスライド機構は、他のクランパ７Ｂをボンドツール１に対して相対的にＸＹ平面に沿う水平方向に移動させることが可能な構成を有している。このようにすれば、たとえリードフレーム１１の一方の主表面１１ａ上における他のクランパ７Ｂにより押圧させることが可能な領域の面積が少ない場合においても、極めて安定にワイヤ１５を接合させることができる。
【００６８】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態のワイヤボンド装置２００においては、固定部材７として突起７Ａの代わりに他のクランパ７Ｂが用いられる。すなわちワイヤボンド装置２００は、実施の形態１のワイヤボンド装置１００と同様に、リードフレーム１１の押圧手段として、リードフレーム１１の外周部をステージ３へ押圧固定するクランパ５と、その押圧力を補うためにリードフレーム１１のパターン領域１１ｃ（図７参照）を押圧する固定部材７とを有している。このため実施の形態１と同様に、複雑な形状のリードフレーム１１であっても、複雑な形状のクランパで個々の端子を押圧固定することなく、ワイヤボンド装置１００のステージ３に安定に固定することができる。このためワイヤ１５をリードフレーム１１に安定に固定させることができる。
【００６９】
また本実施の形態の他のクランパ７Ｂは、ボンドツール１と一体であるため、ボンドツール１とともに移動させることが可能となり、これらを必ず別々に駆動させる必要がある場合に比べて、その駆動のためのプログラムを単純化させることができる。しかもボンドツール１と他のクランパ７Ｂとは一体でありながら、他のクランパ７Ｂをボンドツール１と独立に駆動可能であるため、これらの押圧力および上昇下降などを個別に制御することができ、押圧力などの調整をより容易にすることができる。
【００７０】
（実施の形態３）
図１４は本実施の形態のワイヤボンド装置の構成を概略的に示している。図１４および図１５を参照して、図１４のワイヤボンド装置３００は基本的に図７のワイヤボンド装置２００と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の参照符号が付され、その機能等が同じである限りその説明を繰り返さない。図１４のワイヤボンド装置３００は、ワイヤボンド装置２００に、実施の形態１のワイヤボンド装置１００の特徴を併用したものである。すなわち、図１４のワイヤボンド装置３００は、ワイヤボンド装置２００に対して、固定部材７として、ステージ３の一方の主表面３ａに互いに間隔をあけて複数形成された突起７Ａをさらに含んでいる。言い換えれば、図１４のワイヤボンド装置３００は、固定部材７として、突起７Ａと、他のクランパ７Ｂとの双方を有している。この点においてワイヤボンド装置３００は、固定部材７として他のクランパ７Ｂのみを有し、突起７Ａを有さない実施の形態２のワイヤボンド装置２００とは構成上異なっている。
【００７１】
次に図１６を用いて、本実施の形態のワイヤボンド方法について説明する。本実施の形態のワイヤボンド方法は、基本的に実施の形態１，２と基本的に同様であるため、これらの実施の形態と同様の工程については説明を省略する。図１６を参照して、本実施の形態のワイヤボンド装置３００を用いたワイヤボンド方法においては、リードフレーム１１は、実施の形態１と同様に突起７Ａを有するステージ３の一方の主表面３ａ上に載置される。したがってリードフレーム１１は、ボンドツール１の下降により、突起７Ａの表面の形状に沿う形状となるように変形し、その変形した部分に突起７Ａが嵌まり込むように固定される。また本実施の形態においては、リードフレーム１１のパターン領域１１ｃの一部が、実施の形態２と同様に他のクランパ７ＢによりＺ方向下方への荷重Ｆ１で押圧される。
【００７２】
このように本実施の形態においては、リードフレーム１１は、突起７Ａと他のクランパ７Ｂとの双方により、ステージ３の一方の主表面３ａに押圧固定される。
【００７３】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
たとえば実施の形態１のように固定部材７として突起７Ａおよびボンドツール１のみを有し他のクランパ７Ｂを有さない場合、ボンドツール１の荷重Ｆ２によりリードフレーム１１をステージ３に押圧固定する場合、ボンドツール１の初期荷重をリードフレーム１１のステージ３への固定のために十分な大きさにする必要がある。すなわち実施の形態１においては、ボンドツール１の初期荷重の大きさに制約が生じる。しかし本実施の形態においては、固定部材７として突起７Ａなどに加えて他のクランパ７Ｂを有する。このため、ボンドツール１の初期荷重の制約がなくなり、ワイヤ１５の接合形成に適したボンドツール１の荷重の大きさを選択することができる。
【００７４】
また本実施の形態のように、固定部材７として、突起７Ａと他のクランパ７Ｂとの双方を備えることにより、ワイヤボンド装置３００の平面視において、突起７Ａと他のクランパ７Ｂの押圧点と、ボンドツール１によるワイヤ１５の接合位置との３点を一直線上に並べることができ、このようにすればワイヤ１５の接合安定性をより高めることができる。さらに突起７Ａと他のクランパ７Ｂの押圧点とを結ぶ直線上に、ボンドツール１の超音波発振の振動方向が乗る（重なる）ようにすれば、いっそうワイヤ１５の接合安定性を高めることができる。
【００７５】
（実施の形態４）
図１７は本実施の形態のワイヤボンド装置の構成を概略的に示している。図１７および図１８を参照して、図１７のワイヤボンド装置４００は基本的に図１のワイヤボンド装置１００と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の参照符号が付され、その機能等が同じである限りその説明を繰り返さない。図１７のワイヤボンド装置４００は、リードフレーム１１を載置固定するためのステージ３が、支柱７Ｃと、リードフレーム支え台３Ｃとを含んでいる。支柱７Ｃは平面視において、ワイヤボンド装置１００の突起７Ａが形成される位置と基本的に同一の位置に配置されている。すなわち支柱７Ｃは、ステージ３に載置されるリードフレーム１１の中央部の領域すなわちパターン領域１１ｃと重なる位置に、互いに間隔をあけて複数、配置されている。
【００７６】
したがって本実施の形態のステージ３は、載置されるリードフレーム１１のパターン領域１１ｃと重なる領域においては、互いに間隔をあけて複数の支柱７Ｃが配置されているが、パターン領域１１ｃと重なる領域のうち支柱７Ｃが配置される領域以外の領域にはステージ３を構成する部材は配置されていない。したがってパターン領域１１ｃと重なる領域においては、リードフレーム１１は支柱７Ｃのみにより下方から支えられている。そして複数の支柱７Ｃ上に載置されたリードフレーム１１は、複数の支柱７Ｃにより橋を形成するような態様となる。
【００７７】
またステージ３は、載置されるリードフレーム１１のパターン外領域１１ｅと重なる領域においては、実施の形態１と同様に下方からリードフレーム１１を載置および支持する部材として配置される。このためステージ３のうちパターン外領域１１ｅと重なる領域（支柱７Ｃ以外の領域）は、たとえば平面視において矩形状となっており、この部分をここではリードフレーム支え台３Ｃと呼ぶことにする。
【００７８】
以上の点においてワイヤボンド装置４００は、ステージ３が全体においてＸＹ平面に沿って拡がり、その一部に突起７Ａを有するワイヤボンド装置１００と異なっている。
【００７９】
ステージ３は、リードフレーム１１の平面視における支柱７Ｃよりも外側の領域、すなわちたとえばリードフレーム１１のパターン外領域１１ｅと重なるリードフレーム支え台３Ｃの領域において、リードフレーム１１の他方の主表面１１ｂに接するようにリードフレーム１１を載置する。そして実施の形態１と同様に、このパターン外領域１１ｅにおける４つの角部に隣接する領域のそれぞれに上側から接するようにクランパ５が設置されている。したがってリードフレーム支え台３Ｃは、少なくともクランパ５が下降しリードフレーム１１を押圧する領域の真下の領域の全体を含む位置に配置される。
【００８０】
またステージ３に含まれる支柱７Ｃは、リードフレーム１１の他方の主表面１１ｂに接し、リードフレーム１１の一方の主表面１１ａに交差する方向、すなわちその厚み方向であるＺ方向に駆動可能となっている。支柱７Ｃはリードフレーム支え台３Ｃと同様に、ワイヤボンド装置４００全体の土台として設置されるため、ワイヤボンド装置４００が設置されるたとえば床面の上に載置される。なお支柱７Ｃは、Ｚ方向の上下移動のみならず、Ｘ方向およびＹ方向に関しても水平移動可能な構成であってもよいし、さらにＸＹ平面に沿う任意の方向（たとえばＸ方向およびＹ方向に対して斜めの方向）に移動可能な構成であってもよい。また複数の支柱７Ｃのうち選択された１つ以上の任意の支柱７ＣのみがＺ方向（およびＸ，Ｙ方向）に移動可能な構成であってもよい。さらにリードフレーム支え台３Ｃは、支柱７Ｃと同様にＺ方向に駆動可能であってもよいし、そのような駆動機構を有さないものであってもよい。
【００８１】
基本的に支柱７Ｃは実施の形態１の突起７Ａの代わりに、固定部材７として設置されている。また実施の形態１と同様に、ボンドツール１も、これがリードフレーム１１を、クランパ５よりも平面視における内側であるパターン領域１１ｃにおいてステージ３の支柱７Ｃに押圧することによりリードフレーム１１を支柱７Ｃに固定させる部材であるため、固定部材７の一部であるといえる。
【００８２】
図１９〜図２１は、ワイヤボンド装置４００を用いたワイヤボンド方法を示す図面である。次に図１９〜図２１および図１８を用いて、本実施の形態のワイヤボンド方法について説明する。
【００８３】
図１９を参照して、まず上記の図１７〜図１８に示す構成を有するワイヤボンド装置４００が準備される。そのワイヤボンド装置４００に含まれるステージ３の支柱７Ｃ上およびリードフレーム支え台３Ｃの双方を跨いで橋渡しするように、リードフレーム１１が載置される。複数（たとえば２つ）の支柱７Ｃが互いに間隔をあけて並ぶが、それらのすべての上を跨ぐようにリードフレーム１１が載置される。そしてクランパ５によりリードフレーム１１のパターン外領域１１ｅ（図１７参照）がステージ３のリードフレーム支え台３Ｃの部分に押圧固定される。
【００８４】
ここでのリードフレーム１１の載置態様は基本的に実施の形態１の図４と同様である。したがってクランパ５によりリードフレーム１１がステージ３（支柱７Ｃを含む）に押圧固定されると、支柱７Ｃの真上に配置されるリードフレーム１１に上向きの荷重が加わる。すなわちワイヤボンドがされる予定である位置に隣接する領域（支柱７Ｃと平面視において重なるリードフレーム１１の領域）が、支柱７ＣによってＺ方向上方に持ち上げられる。
【００８５】
図２０を参照して、リードフレーム１１がステージ３に固定された状態で、ワイヤ１５の先端部が、たとえば支柱７ＣによりＺ方向上方に持ち上げられたリードフレーム１１の領域に隣接する領域、特に複数（たとえば２つ）の支柱７Ｃの間に挟まれた領域に接触するように設置される。その後、図５の工程と同様にボンドツール１が移動および下降し、その先端部がリードフレーム１１に接触するワイヤ１５と接触する。ボンドツール１の下方への荷重Ｆにより、ステージ３の支柱７Ｃと、リードフレーム１１に接触するワイヤ１５とを押圧する。これにより支柱７Ｃに重畳されたリードフレーム１１の領域は、図１９の状態よりもさらにＺ方向上方に大きく持ち上げられる。
【００８６】
さらにこの工程においては、ボンドツール１が下降するのみならず、支柱７Ｃが駆動し、リードフレーム１１側すなわちＺ方向上方に上昇する。これにより、リードフレーム１１は支柱７Ｃと接する部分においてさらにＺ方向に大きく持ち上げられ、支柱７Ｃの形状に追随するように変形する。したがってリードフレーム１１がステージ３に固定される工程においては、リードフレーム１１のうち平面視におけるワイヤ１５が接続される領域に隣接する領域において、リードフレーム１１の他方の主表面１１ｂ（および一方の主表面１１ａ）が支柱７Ｃの表面に沿う形状となるように変形される。これにより、支柱７Ｃがリードフレーム１１のＺ方向上方に変形した部分に嵌まり込むように固定される。その後、実施の形態１と同様にボンドツール１に超音波振動が印加され、ワイヤ１５がリードフレーム１１上に接合される。支柱７Ｃの１本当たりに加わる、リードフレーム１１をステージ３に固定する力は５００ｇｆ以上であることが好ましい。
【００８７】
この工程においては、複数の支柱７Ｃがすべて同様に上昇してもよいが、複数の支柱７Ｃのうち選択された任意の支柱７Ｃのみが上昇してもよい。またこの工程において複数の支柱７Ｃは、Ｚ方向の上下移動のみならず、Ｘ方向およびＹ方向に関しても水平移動可能な構成であってもよいし、さらにＸＹ平面に沿う任意の方向（たとえばＸ方向およびＹ方向に対して斜めの方向）に移動可能な構成であってもよい。また複数の支柱７Ｃのうち選択された１つ以上の任意の支柱７Ｃのみ、またはすべての支柱７Ｃが、同時または異時にＺ方向（およびＸ，Ｙ方向）に移動可能な構成であってもよい。
【００８８】
図２１を参照して、ボンドツール１がワイヤ１５を下向きに荷重Ｆで押圧した状態を保ちながら、ボンドツール１に超音波振動が印加され、ワイヤ１５の先端部がリードフレーム１１の一方の主表面１１ａ上に接続される。
【００８９】
図１８を参照して、ワイヤボンディング工程の後は、ボンドツール１を上昇させ、リードフレーム１１のパターン外領域１１ｅからクランパ５が取り外され、ワイヤボンド工程が完了する。
【００９０】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、ステージに含まれる支柱７Ｃが実施の形態１の突起７Ａと同様の機能を有する。これにより、実施の形態１と同様の観点で、支柱７Ｃはボンドツール１と併せてリードフレーム１１をステージ３（支柱７Ｃ）に押圧固定し、リードフレーム１１にワイヤ１５を安定に接合することができる。
【００９１】
また本実施の形態においては、支柱７ＣがＺ方向に関して上昇などの移動可能となっている。このような駆動は複数の支柱７Ｃのうち選択した一部またはすべての支柱７Ｃのみに対して行なうことも可能である。このため、支柱７Ｃがリードフレーム１１をステージ３（支柱７Ｃ）に対してより安定に押圧固定させることができる。
【００９２】
さらに本実施の形態においては、複数の支柱７Ｃのうち選択した一部またはすべての支柱７ＣがＸ方向およびＹ方向、ならびにＸＹ平面に沿う方向に関して、同時または異時に移動可能となってもよい。このようにすれば、たとえリードフレーム１１の形状およびワイヤボンド工程を行なう位置が変わっても、ステージ３の設計をし直すことなく、たとえば支柱７Ｃの位置および駆動を制御するプログラムを変更するだけで、リードフレーム１１の固定位置を変更することができる。そのためワイヤボンド装置４００の段取り替え作業の頻度および手間を最小限化できる。
【００９３】
なお本実施の形態のワイヤボンド装置４００に、たとえば実施の形態２の他のクランパ７Ｂが組み合わせられた構成が用いられてもよい。
【００９４】
以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。
【００９５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９６】
１  ボンドツール、３  ステージ、３ａ，１１ａ  一方の主表面、３ｂ，１１ｂ  他方の主表面、３Ｃ  リードフレーム支え台、５  クランパ、７  固定部材、７Ａ  突起、７Ｂ  他のクランパ、７Ｃ  支柱、１１  リードフレーム、１１ｃ  パターン領域、１１ｅ  パターン外領域、１３  半導体チップ、１５  ワイヤ、２１  エアシリンダ、２３  ボンディングヘッド、２５  ばね、２７  ゴム、１００，１０１，２００，３００，４００  ワイヤボンド装置。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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