(57)【要約】【課題】リード端子の浮き上がりに起因する接合不良を抑制すること。【解決手段】素子１１とリード端子１２とをワイヤボンディングする方法であって、ボンディングヘッド２２を有するボンディング装置１４の側面側には、シムプレート２３が突出して設けられており、ボンディングヘッド２２が、素子１１に対してボンディングを行うステップと、リード端子１２をクランプするクランパ１３と、リード端子１２との間に、シムプレート２３を挿入するステップと、クランパ１３は、前記シムプレート２３を介してリード端子１２をクランプすることでリード端子１２を固定するステップと、ボンディングヘッド２２がクランパ１３により固定されたリード端子１２に対してボンディングを行うステップと、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子とリード端子とをワイヤボンディングする方法であって、
ボンディングヘッドを有するボンディング装置の側面側には、シムプレートが突出して設けられており、
前記ボンディングヘッドが、前記素子に対してボンディングを行うステップと、
前記リード端子をクランプするクランパと、リード端子との間に、前記シムプレートの一端を挿入するステップと、
前記クランパが、前記シムプレートを介してリード端子をクランプすることで、前記リード端子を固定するステップと、
前記ボンディングヘッドが、前記クランパにより固定された前記リード端子に対してボンディングを行うステップと、を有する
ワイヤボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子とリード端子のワイヤボンディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開平０８−２３６５７１号公報がある。この公報には、半導体素子とリードフレームの電極間のワイヤボンディングを行う際に、リード端子の浮きを防ぐためにウインドウクランパによってリードフレームを固定するものが開示されている。ここで、ウインドウクランパとは、板状の部品に窓を開けた形状であり、素子の４辺に隣接するリード端子を一度にクランプするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−２３６５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、半導体装置において、パワー素子などの電流量が大きいものを扱う場合、リード端子の厚みが大きいものを用いる場合が多い。そのため、前述した従来のウインドウクランパによりリード端子を固定する方法では、固定力が不足し、リード端子が浮き上がってしまう可能性がある。そのため、リード端子が水平にならず、ボンディング不良が発生するおそれがある。
そのため、リード端子の浮き上がりに起因する接合不良を抑制するワイヤボンディング方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかるワイヤボンディング方法は、素子とリード端子とをワイヤボンディングする方法であって、ボンディングヘッドを有するボンディング装置の側面側には、シムプレートが突出して設けられており、前記ボンディングヘッドが、前記素子に対してボンディングを行うステップと、前記リード端子をクランプするクランパと、リード端子との間に、前記シムプレートの一端を挿入するステップと、前記クランパが、前記シムプレートを介してリード端子をクランプすることで、前記リード端子を固定するステップと、前記ボンディングヘッドが、前記クランパにより固定された前記リード端子に対してボンディングを行うステップと、を有する。
これにより、ボンディング装置は、水平になったリード端子にボンディングできる。
【発明の効果】
【０００６】
これにより、リード端子の浮き上がりに起因する接合不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１にかかるワイヤボンディングシステムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかるワイヤボンディングの手順を示す側面図である。
【図３】実施の形態１にかかるワイヤボンディングの動作の途中の状態を示す図である。
【図４】実施の形態２にかかるワイヤボンディングシステムの構成を示す図である。
【図５】実施の形態２にかかるワイヤボンディングの手順を示す側面図である。
【図６】実施の形態２にかかるワイヤボンディングの動作の途中の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、ワイヤボンディングシステム１は、四角の板状で形成された素子１１と、素子１１の４辺の方向に並んで配置された複数のリード端子１２と、リード端子１２の端部上に配置されたクランプ爪１３と、ボンディング装置１４と、を備える。なお図１では、素子１１の４辺の方向に配置されたリード端子１２のうち３辺の記載を省略し、リード端子１２が素子１１の１辺に並んでいる状態を記載している。
【０００９】
素子１１は、上下方向（Ｚ方向）に薄く形成された半導体素子である。素子１１は、電流の交流と直流を変更する、電圧の降下などを行うことでモータを駆動する、バッテリの充電を行う、マイコンを動作させる、ＬＳＩを動作させる、電源を制御し電力の供給を行う等の動作を行う。
【００１０】
複数のリード端子１２の先端は、素子１１の４辺において、夫々が素子１１の辺に対向した状態となるように並んで配置されている。素子１１とリード端子１２の一端は、ワイヤにより夫々がボンディングされることにより導通した状態になる。リード端子１２の先端には、ボンディングが行われる先端箇所１２ａと、先端箇所１２ａより内側においてクランプ爪に押圧される押圧箇所１２ｂを有する（図３（ａ）〜（ｃ）参照）。なお、図示しないリード端子１２の他端側は、他の電子部品等に接続される。
【００１１】
クランプ爪（クランパ）１３は、リード端子１２の上方に配置され、リード端子１２の幅方向に延在する板である。クランプ爪１３とリード端子１２の間には後述するシムプレート２３の端部が挿入され、クランプ爪１３が下降してリード端子１２の押圧箇所１２ｂを押さえることで、リード端子１２が固定される。
【００１２】
ボンディング装置１４は、基部２１と、上下に延在し基部２１を貫通するように設けられたボンディングヘッド２２と、基部２１の側面に設けられたシムプレート２３と、を備える。
【００１３】
基部２１は、稼動部（図示せず）に接続されており、稼動部によってＸＹ方向に動作することで、ボンディングヘッド２２の位置を変更する。
【００１４】
ボンディングヘッド２２は、基部２１の先端付近において、上下に貫通するように設けられている。ボンディングヘッド２２の下方に設けられた先端の位置は、基部２１が移動することにより調整される。ボンディングヘッド２２には、ワイヤ３１が上下方向に貫通するように装填されている。ボンディングヘッド２２の先端では、熱、超音波、圧力を使い、素子１１に対してワイヤ３１のボンディングを行う。なお、ボンディングヘッド２２では、素子１１の電極部分に対してワイヤ３１の１ｓｔボンドを行い、その後、リード端子１２の先端部分に対して２ｎｄボンドを行う。
【００１５】
シムプレート２３は、ボンディング装置１４の基部２１の側面に設けられた、伸縮性のある細い板状の部材である。シムプレート２３の幅は、リード端子１２の幅と略同一である。例えばシムプレート２３は、略Ｚ型に形成されており、弾性により水平方向及び垂直方向に伸縮可能である。なお、図１には基部２１の一方の側面にのみシムプレート２３が設けられている状態を示しているが、４方向の側面全てにこの構造を用いてもよい。
【００１６】
次に、図２及び図３を用いて、シムプレート２３を挟んだクランプ爪１３により、リード端子１２を固定してワイヤボンディングを行う手順について説明する。
【００１７】
最初に、ボンディングヘッド２２の先端を素子１１に押し付け、ワイヤ３１の１ｓｔボンドを行う（Ｓ１１）。これによりワイヤ３１の一端部が素子１１にボンディングされる。その後、ボンディングヘッド２２は上昇し、素子１１から離れる。
【００１８】
次に、ボンディング装置１４は、リード端子１２に近づくように移動する（Ｓ１２）。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、クランプ爪１３とリード端子１２の間にシムプレート２３の先端が挿入できるように、クランプ爪１３を、僅かにリード端子１２から離間する（Ｓ１３）。このとき、リード端子１２において、先端箇所１２ａが押圧箇所１２ｂに比べて僅かに下がった状態である。なおリード端子１２は、真空ポンプによって、素子１１やリード端子１２が載置されたプレート上に吸着されており、位置は動かない。
【００２０】
ボンディング装置１４は、さらにリード端子１２に近づくように移動する（Ｓ１４）。このとき、ボンディング装置１４の高さを調整することで、図３（ｂ）に示すように、シムプレート２３の先端は、ボンディングを実行しようとしているリード端子１２と、クランプ爪１３との間に挿入される。
【００２１】
図３（ｃ）に示すように、クランプ爪１３は、シムプレート２３の先端を挟んだ状態で、リード端子１２を上方から押圧する（Ｓ１５）。言い換えると、クランプ爪１３は、シムプレート２３を介した状態で、リード端子１２をクランプして固定する。ここで、シムプレート２３は、クランプ爪１３とこれからボンディングするリード端子１２との間にのみ挟みこまれるため、クランプ爪１３の圧力は１本のリード端子１２に集中する。したがって、リード端子１２で厚い場合であっても、先端を水平の状態にするために十分な力で押し下げることができる。
【００２２】
ボンディング装置１４はさらにリード端子１２に近づくように移動し、ボンディングヘッド２２がリード端子１２上に配置される（Ｓ１６）。このとき、シムプレート２３は水平方向に縮んだ状態となる。その後、ボンディング装置１４を下方に移動させることで、ボンディングヘッド２２の先端がリード端子１２に当接し、２ｎｄボンディングを行う。これにより、ワイヤ３１の他端部がリード端子１２とボンディングされた状態になる。
【００２３】
これにより、ボンディングを実行するリード端子１２と、クランプ爪１３との間にだけシムプレート２３を挟みこむことで、ボンディング対象のリード端子１２にのみクランプ爪１３の圧力を集中させ、リード端子１２を水平状態にすることができる。したがって、ボンディングヘッド２２は、水平になったリード端子１２に対してボンディングを実行でき、接合不良が回避できる。
【００２４】
なお、上記では素子１１に対してＸ方向にリード端子１２が設けられた例について説明したが、Ｙ方向に設けられたリード端子１２についても同様にワイヤボンディングを実行できる。
【００２５】
実施の形態２
図４を参照して、ワイヤボンディングシステム２について説明する。ワイヤボンディングシステム２は、素子１１と、素子１１の４辺の方向に並んで配置された複数のリード端子１２と、リード端子１２の端部上に配置されたクランプ爪１３と、ボンディング装置４１と、を備える。ボンディング装置４１は、基部５１がＸ方向に延在するボンディングヘッド部４２と、ボンディングヘッド部４２の基部５１の一端部が連結するＸＹ稼動部４３と、ボンディングヘッド部４２に隣接してＸ方向に延在するように設けられると共に、一端部がＸＹ稼動部４３に連結されたシムアーム４４と、シムアーム４４の他端部に設けられた一端部が接続されたシムプレート４５と、を備える。なお、実施の形態１のワイヤボンディングシステム１の構成物品と同一の機能を奏する構成物品については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２６】
ボンディングヘッド部４２は、Ｘ方向に延在する基部５１と、Ｚ方向に延在するように設けられたボンディングヘッド５２と、を備える。
【００２７】
基部５１は、Ｘ方向に延在して設けられ、一端部がＸＹ稼動部４３に接続されている。基部５１は、ＸＹ稼動部４３によってＸＹ方向に動作することで、ボンディングヘッド５２の位置を変更する。
【００２８】
ボンディングヘッド５２は、素子１１とのワイヤボンディングを実行する。ボンディングヘッド５２の先端の位置は、基部５１がＸＹ方向に移動することにより調整される。ボンディングヘッド５２は、例えば、熱、超音波、圧力等を用いて、素子１１に対してワイヤボンディングを行う。
【００２９】
ＸＹ稼動部４３は、ボンディングヘッド部４２の基部５１の一端部と、シムアーム４４の一端部が、それぞれ接続されている。ＸＹ稼動部４３は、基部５１のＸＹ方向に動作させと共に、シムアーム４４のＸＹ方向に動作させる。例えば、ＸＹ稼動部４３には、電力の供給を受けて、基部５１及びシムアーム４４を夫々動作させる複数のモータやアクチュエータ等と、これらの動作を制御する制御部と、を備えている。なお、基部５１とシムアーム４４の動作は、連動している。
【００３０】
シムアーム４４の先端には、シムプレート４５の一端部が接続されている。シムアーム４４は、ＸＹ稼動部４３によってＸＹ方向に動作することで、シムプレート４５の位置を変更する。例えば、シムアーム４４は、ボンディングヘッド部４２の上方に配置されており、基部５１と同様にＸ方向に延在するように設けられている。なお、シムアーム４４は、基部５１に比べてＸ方向に長く形成されている。
【００３１】
シムプレート４５は、シムアーム４４の先端に設けられた伸縮性のある、略Ｚ型の細い板状の部材である。シムプレート４５の幅は、リード端子１２の幅と略同一である。例えばシムプレート４５は、略Ｚ型に形成されており、弾性により水平方向及び垂直方向に伸縮可能である。
【００３２】
次に、図５及び図６を用いて、シムプレート４５を挟んだクランプ爪１３により、リード端子１２を固定してワイヤボンディングを行う手順について説明する。
【００３３】
最初に、ボンディングヘッド５２の先端を素子１１に押し付け、ワイヤ３１の１ｓｔボンドを行う（Ｓ２１）。これにより、ワイヤ６１の一端部が素子１１にボンディングされる。その後、ボンディングヘッド５２は上昇し、素子１１から離れる。
【００３４】
次に、ボンディングヘッド部４２は、ＸＹ稼動部４３により駆動力が与えられ、リード端子１２に近づくように移動する（Ｓ２２）。このとき、シムアーム４４はボンディングヘッド部４２と同期して動作するため、シムプレート４５もリード端子１２に近づく状態となる。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、クランプ爪１３は、クランプ爪１３とリード端子１２の間にシムプレート４５の先端が挿入できるように、僅かにリード端子１２から離間する（Ｓ２３）。なおこのときリード端子１２は、真空ポンプによって素子１１やリード端子１２が載置されているプレート上に吸着されているため、位置は動かない。
【００３６】
ボンディングヘッド部４２及びシムアーム４４は、さらにリード端子１２に近づくように移動する（Ｓ２４）。そして図６（ｂ）に示すように、シムプレート４５は、ボンディングを実行しようとしているリード端子１２とクランプ爪１３との間に挟まれるように挿入される。
【００３７】
図６（ｃ）に示すように、クランプ爪１３は、シムプレート４５の先端を挟んだ状態で、リード端子１２を上方から押圧する（Ｓ２５）。ここで、シムプレート４５は、クランプ爪１３とこれからボンディングするリード端子１２との間にのみ挟みこまれるため、クランプ爪１３の圧力は１本のリード端子１２に集中する。したがって、リード端子１２で厚い場合であっても、先端を水平の状態にするために十分な力で押し下げることができる。
【００３８】
その後、ボンディングヘッド５２がリード端子１２上に配置される（Ｓ２６）。このとき、シムプレート４５は水平方向に縮んだ状態となる。その後、ボンディングヘッド部４２を下方に移動し、ボンディングヘッド５２の先端がリード端子１２に当接し、２ｎｄボンディングを行う。これにより、ワイヤ６１の他端部がリード端子１２にボンディングされた状態になる。
【００３９】
これにより、ボンディングを実行するリード端子１２と、クランプ爪１３との間にだけシムプレート４５を挟みこむことで、ボンディング対象のリード端子１２にのみクランプ爪１３の圧力を集中させ、リード端子１２を水平状態にすることができる。したがって、ボンディングヘッド５２は、水平になったリード端子１２に対してボンディングを実行でき、接合不良が回避できる。
【００４０】
また、シムプレート４５をシムアーム４４の先端に設けることで、クランプ爪１３とボンディングヘッド部４２とは、接続されていない状態である。したがって、ボンディングヘッド５２が超音波振動によりボンディングを行う場合には、実施の形態１に示したワイヤボンディングシステム１とは異なり、ボンディングヘッド部４２がシムプレートを介してクランプ爪１３に固定されていないため、振動が阻害されずにボンディングを実行できる。
【００４１】
なお、上記では素子１１に対してＸ方向にリード端子１２が設けられた例について説明したが、素子１１に対してＹ方向に設けられたリード端子１２についても同様に、ワイヤボンディングを実行できる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態２において、ボンディングヘッド部４２の基部５１とシムアーム４４の動作は連動しているものとして説明したが、独立して動作しても良い。シムプレート２３、４５の形状は略Ｚ型であるものとして説明したが、この形状に限られず、多数の屈曲部を有する形状であってもよい。また、上記では素子１１にボンドを行った後にリード端子１２にボンドを行う手順について説明したが、リード端子１２から先にボンドを行い、その後、素子１１にボンドを行うリバースボンディングにおいても適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１、２            ワイヤボンディングシステム
１１            素子
１２            リード端子
１２ａ            先端箇所
１２ｂ            押圧箇所
１３            クランプ爪（クランパ）
１４            ボンディング装置
２１            基部
２２            ボンディングヘッド
２３            シムプレート
３１            ワイヤ
４１            ボンディング装置
４２            ボンディングヘッド部
４３            ＸＹ稼動部
４４            シムアーム
４５            シムプレート
５１            基部
５２            ボンディングヘッド
６１            ワイヤ
【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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