JP2007250571A - テープボンディング装置およびその方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来のテープボンディング装置では、ＩＧＢＴ素子のボンディング基準面がボンディングツールの下降方向に対して傾斜していたときには、ボンディング基準面が傾斜したままの姿勢でボンディング動作が行われることになり、ＩＧＢＴ素子に大きな力がかかって、破損や特性の劣化が生じるおそれが高かった。
【解決手段】 ハウジング６に半導体装置５を接合して構成される被加工物４における、前記半導体装置５の配線用端子５２ａにテープ材１４を接続するテープボンディング装置であって、前記半導体装置５の配線用端子５２ａへのテープ材１４のボンディング時に、該テープ材１４のボンディング領域周辺を押圧する押圧ピン３を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】 ハウジング６に半導体装置５を接合して構成される被加工物４における、前記半導体装置５の配線用端子５２ａにテープ材１４を接続するテープボンディング装置であって、前記半導体装置５の配線用端子５２ａへのテープ材１４のボンディング時に、該テープ材１４のボンディング領域周辺を押圧する押圧ピン３を備える。
【選択図】 図１
Description
本発明は、基材に半導体装置を接合して構成される被加工物における、前記半導体装置の端子にテープ状導体を接続するテープボンディング装置およびその方法に関する。
近年、環境保全等の観点から、ハイブリッド自動車や電気自動車に関心が集まってきているが、このハイブリッド自動車等に搭載されるインバータ装置は、例えば、主にパワー半導体素子であるＩＧＢＴ素子を絶縁基板上にはんだ接合し、ＩＧＢＴ素子を接合した絶縁基板をインバータ装置のハウジングとなる基材にはんだ接合して構成されている。
また、絶縁基板を介して基材に接合されたＩＧＢＴ素子は、該基材に形成される回路配線や他の電子部品等と、金属導体にて電気的に接続されている。
また、絶縁基板を介して基材に接合されたＩＧＢＴ素子は、該基材に形成される回路配線や他の電子部品等と、金属導体にて電気的に接続されている。
前記ＩＧＢＴ素子と他の回路配線等とを接続する金属導体としては、例えばアルミワイヤ等が用いられ、該アルミワイヤをＩＧＢＴ素子と他の回路配線等との間でワイヤボンディングすることで、両者を接続している。
また、近年では、ＩＧＢＴ素子に高電流密度化の要請があり、ＩＧＢＴ素子と他の回路配線等とを接続する金属導体にも大電流が流れることとなるため、該金属導体として、電気抵抗が大きいワイヤに代えてテープ状に形成された（幅広な薄板状に形成された）断面積の大きい金属導体を用いる場合が増えてきている。
また、近年では、ＩＧＢＴ素子に高電流密度化の要請があり、ＩＧＢＴ素子と他の回路配線等とを接続する金属導体にも大電流が流れることとなるため、該金属導体として、電気抵抗が大きいワイヤに代えてテープ状に形成された（幅広な薄板状に形成された）断面積の大きい金属導体を用いる場合が増えてきている。
ここで、ＩＧＢＴ素子と他の回路配線等とをワイヤにより接続する際には、例えばボンディング装置のボンディングツールにより、ＩＧＢＴ素子の配線用端子に、ワイヤを荷重をかけながら接触させた状態で超音波を付与することで、該ワイヤがＩＧＢＴ素子の配線用端子に対して超音波接合される。
このように、ＩＧＢＴ素子の配線用端子にワイヤをボンディングする場合、適正な接合を行うためには、ＩＧＢＴ素子の配線用端子に対するボンディングツールの位置決めを行う必要がある。
この位置決めは、ＩＧＢＴ素子の配線用端子等の被加工物をカメラにより撮像することで行われ、例えば撮像画像を基準位置パターンと照合するなどして被加工物の位置ずれを検出し、その位置ずれを適正に補正して位置決めしている。
また、位置決めは、例えば特許文献１に記載されるように、水平面方向の位置、および高さ方向の位置について行われている。
特許第３２７２６４０号公報
この位置決めは、ＩＧＢＴ素子の配線用端子等の被加工物をカメラにより撮像することで行われ、例えば撮像画像を基準位置パターンと照合するなどして被加工物の位置ずれを検出し、その位置ずれを適正に補正して位置決めしている。
また、位置決めは、例えば特許文献１に記載されるように、水平面方向の位置、および高さ方向の位置について行われている。
前述のごとく、ワイヤボンディングを行う場合、図９（ａ）に示すように、ＩＧＢＴ素子１０１の配線用端子１０１ａが形成されるボンディング基準面は、ボンディングツール１０２の下降方向に対して略直角に配置されている。
そして、ボンディングされるワイヤ１０３は、ボンディング開始時に前記ボンディングツール１０２により下方へ押さえ付けられて、ＩＧＢＴ素子１０１の配線用端子１０１ａに接触する。
この場合、該ワイヤ１０３は、まず始めに下端の１点Ｃａにて配線用端子１０１ａと接触することとなる。
そして、ボンディングされるワイヤ１０３は、ボンディング開始時に前記ボンディングツール１０２により下方へ押さえ付けられて、ＩＧＢＴ素子１０１の配線用端子１０１ａに接触する。
この場合、該ワイヤ１０３は、まず始めに下端の１点Ｃａにて配線用端子１０１ａと接触することとなる。
また、ＩＧＢＴ素子１０１は、該ＩＧＢＴ素子１０１よりも大きな面積を有する板状部材である基材上に複数が接合されており、ＩＧＢＴ素子１０１を基材上に接合する際のはんだ厚みの精度や、基材の反り等の影響により、ＩＧＢＴ素子１０１のボンディング基準面がボンディングツール１０２の下降方向に対して傾斜することがある（図９（ｂ）参照、傾斜角は図９（ｂ）におけるθ）。
しかし、図９（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ素子１０１のボンディング基準面が傾斜している場合でも、ワイヤ１０３は、まず始めに下端部の１点Ｃｂにて配線用端子１０１ａと接触することとなるため、ＩＧＢＴ素子１０１のボンディング基準面がボンディングツール１０２の下降方向に対して略直角に配置されている図９（ａ）の場合と、傾斜している図９（ｂ）の場合とで、ボンディング時にＩＧＢＴ素子１０１に加わる応力の大きさはさほど差がない。
しかし、図９（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ素子１０１のボンディング基準面が傾斜している場合でも、ワイヤ１０３は、まず始めに下端部の１点Ｃｂにて配線用端子１０１ａと接触することとなるため、ＩＧＢＴ素子１０１のボンディング基準面がボンディングツール１０２の下降方向に対して略直角に配置されている図９（ａ）の場合と、傾斜している図９（ｂ）の場合とで、ボンディング時にＩＧＢＴ素子１０１に加わる応力の大きさはさほど差がない。
前述のように、ワイヤ１０３のボンディングを行うボンディング装置には、被加工物に対するボンディングツール１０２の水平面方向の位置決め、および高さ方向の位置決めを行う位置決め機構が備えられているが、ＩＧＢＴ素子１０１のボンディング基準面の傾斜を補正する機能は有していない。
しかしながら、ＩＧＢＴ素子１０１のボンディング基準面が傾斜していた場合には、該ボンディング基準面が傾斜したままの姿勢でボンディング動作が行われるが、ボンディングツール１０２からＩＧＢＴ素子１０１へ加わる圧力はボンディング基準面が垂直である場合と同等であるので、ＩＧＢＴ素子１０１が破損したり特性が劣化したりすることはない。
しかしながら、ＩＧＢＴ素子１０１のボンディング基準面が傾斜していた場合には、該ボンディング基準面が傾斜したままの姿勢でボンディング動作が行われるが、ボンディングツール１０２からＩＧＢＴ素子１０１へ加わる圧力はボンディング基準面が垂直である場合と同等であるので、ＩＧＢＴ素子１０１が破損したり特性が劣化したりすることはない。
一方、図１０（ａ）に示すように、ワイヤの代わりにテープ状の金属導体（以降、単に「テープ材」と記載する）を用いた場合、ＩＧＢＴ素子１０１のボンディング基準面が、ボンディングツール１０２の下降方向に対して略直角に配置されているときには（ボンディング基準面がテープ材１０５の下面１０５ａと平行であるときには）、テープ材１０５の下面１０５ａ全体がＩＧＢＴ素子１０１の配線用端子１０１ａに接触することとなる。
この場合、テープ材１０５は、下面１０５ａ全体といった広い面積で配線用端子１０１ａに接触するため、該下面１０５ａの１点にかかる、ボンディングツール１０２から受ける圧力が、前述のワイヤ１０３の場合と同等になるように（下面１０５ａの１点にかかる圧力がテープ材１０５と配線用端子１０１ａとの接合に必要な圧力を下回らないように）、ボンディングツール１０２の下方への押圧力は、ワイヤ１０３の場合に比べて大きく設定されている。
この場合、テープ材１０５は、下面１０５ａ全体といった広い面積で配線用端子１０１ａに接触するため、該下面１０５ａの１点にかかる、ボンディングツール１０２から受ける圧力が、前述のワイヤ１０３の場合と同等になるように（下面１０５ａの１点にかかる圧力がテープ材１０５と配線用端子１０１ａとの接合に必要な圧力を下回らないように）、ボンディングツール１０２の下方への押圧力は、ワイヤ１０３の場合に比べて大きく設定されている。
また、図１０（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ素子１０１のボンディング基準面がボンディングツール１０２の下降方向に対して傾斜していたときには（ボンディング基準面がテープ材１０５の下面１０５ａに対して傾斜していたときには）、テープ材１０５は、その下面１０５ａ側の１点ＣｄでＩＧＢＴ素子１０１の配線用端子１０１ａに接触し始める。
この場合、前述のように押圧力が大きく設定されたボンディングツール１０２からの圧力が、ＩＧＢＴ素子１０１におけるテープ材１０５の１点Ｃｄと接触する部分にかかるため、該ＩＧＢＴ素子１０１には大きな力がかかることとなる。
この場合、前述のように押圧力が大きく設定されたボンディングツール１０２からの圧力が、ＩＧＢＴ素子１０１におけるテープ材１０５の１点Ｃｄと接触する部分にかかるため、該ＩＧＢＴ素子１０１には大きな力がかかることとなる。
前述のように、テープ材１０５のボンディングを行うボンディング装置は、ＩＧＢＴ素子１０１のボンディング基準面の傾斜を補正する機能は有していないため、該ボンディング基準面が傾斜したままの姿勢でボンディング動作が行われることになり、該ＩＧＢＴ素子１０１には大きな力がかかって、破損や特性の劣化が生じるおそれが高くなる。
特に、近年は、オン抵抗を削減する等の理由によりＩＧＢＴ素子１０１の薄板化が進行してきており、該ＩＧＢＴ素子１０１の耐応力性が低下する傾向にあるため、テープボンディング時にＩＧＢＴ素子１０１に破損や特性の劣化が生じ易くなっている。
特に、近年は、オン抵抗を削減する等の理由によりＩＧＢＴ素子１０１の薄板化が進行してきており、該ＩＧＢＴ素子１０１の耐応力性が低下する傾向にあるため、テープボンディング時にＩＧＢＴ素子１０１に破損や特性の劣化が生じ易くなっている。
上記課題を解決するテープボンディング装置およびその方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載のごとく、テープボンディング装置は、基材に半導体装置を接合して構成される被加工物における、前記半導体装置の端子にテープ状導体を接続するテープボンディング装置であって、前記半導体装置の端子へのテープ状導体のボンディング時に、該テープ状導体のボンディング領域周辺を押圧する押圧手段を備える。
これにより、テープボンディングが行われるボンディング基準面となる半導体装置の端子面を、テープボンディング装置におけるボンディングツールの下降方向に対して略垂直に補正することができ、テープボンディング時にボンディングツールから半導体装置に対してかかる応力の大きさを低減することができ、該半導体装置に破損や特性の劣化が生じることを防止することができる。
即ち、請求項１記載のごとく、テープボンディング装置は、基材に半導体装置を接合して構成される被加工物における、前記半導体装置の端子にテープ状導体を接続するテープボンディング装置であって、前記半導体装置の端子へのテープ状導体のボンディング時に、該テープ状導体のボンディング領域周辺を押圧する押圧手段を備える。
これにより、テープボンディングが行われるボンディング基準面となる半導体装置の端子面を、テープボンディング装置におけるボンディングツールの下降方向に対して略垂直に補正することができ、テープボンディング時にボンディングツールから半導体装置に対してかかる応力の大きさを低減することができ、該半導体装置に破損や特性の劣化が生じることを防止することができる。
また、請求項２記載のごとく、前記テープボンディング装置は、前記半導体装置のテープボンディング基準面の高さを、少なくとも２点で検知する高さ検知手段を備え、該検知手段が検知したテープボンディング基準面の少なくとも２点の高さに基づいて、前記押圧手段による押圧量を決定する。
これにより、半導体装置におけるテープボンディング基準面のボンディングツールの下降方向に対する垂直度を、より高精度に補正することが可能となる。
これにより、半導体装置におけるテープボンディング基準面のボンディングツールの下降方向に対する垂直度を、より高精度に補正することが可能となる。
また、請求項３記載のごとく、テープボンディング装置は、基材に半導体装置を接合して構成される被加工物における、前記半導体装置の端子にテープ状導体を接続するテープボンディング装置であって、前記半導体装置のテープボンディング基準面の高さを、少なくとも２点で検知する高さ検知手段と、前記検知手段が検知したテープボンディング基準面の少なくとも２点の高さに基づいて、前記被加工物が載置されるテーブルの傾きを調節する傾き調節手段とを備える。
これにより、半導体装置におけるテープボンディング基準面の、テープボンディング装置に備えられるボンディングツールの下降方向に対する垂直度を補正して、テープボンディング時にボンディングツールから半導体装置に対してかかる応力の大きさを低減し、該半導体装置に破損や特性の劣化が生じることを防止することができる。
これにより、半導体装置におけるテープボンディング基準面の、テープボンディング装置に備えられるボンディングツールの下降方向に対する垂直度を補正して、テープボンディング時にボンディングツールから半導体装置に対してかかる応力の大きさを低減し、該半導体装置に破損や特性の劣化が生じることを防止することができる。
また、請求項４記載のごとく、テープボンディング方法は、基材に半導体装置を接合して構成される被加工物における、前記半導体装置の端子にテープ状導体を接続するテープボンディング方法であって、前記半導体装置の端子へのテープ状導体のボンディング時に、該半導体装置のテープボンディング基準面の高さを、少なくとも２点で検知し、検知したテープボンディング基準面の少なくとも２点の高さに基づいて、テープ状導体のボンディング領域周辺を押圧する。
これにより、テープボンディングが行われるボンディング基準面となる半導体装置の端子面を、テープボンディング装置におけるボンディングツールの下降方向に対して略垂直に補正することができ、テープボンディング時にボンディングツールから半導体装置に対してかかる応力の大きさを低減することができ、該半導体装置に破損や特性の劣化が生じることを防止することができる。
これにより、テープボンディングが行われるボンディング基準面となる半導体装置の端子面を、テープボンディング装置におけるボンディングツールの下降方向に対して略垂直に補正することができ、テープボンディング時にボンディングツールから半導体装置に対してかかる応力の大きさを低減することができ、該半導体装置に破損や特性の劣化が生じることを防止することができる。
また、請求項５記載のごとく、テープボンディング方法は、基材に半導体装置を接合して構成される被加工物における、前記半導体装置の端子にテープ状導体を接続するテープボンディング方法であって、前記半導体装置の端子へのテープ状導体のボンディング時に、該半導体装置のテープボンディング基準面の高さを、少なくとも２点で検知し、検知したテープボンディング基準面の少なくとも２点の高さに基づいて、前記被加工物が載置されるテーブルの傾きを変化させる。
これにより、半導体装置におけるテープボンディング基準面の、テープボンディング装置に備えられるボンディングツールの下降方向に対する垂直度を補正して、テープボンディング時にボンディングツールから半導体装置に対してかかる応力の大きさを低減し、該半導体装置に破損や特性の劣化が生じることを防止することができる。
これにより、半導体装置におけるテープボンディング基準面の、テープボンディング装置に備えられるボンディングツールの下降方向に対する垂直度を補正して、テープボンディング時にボンディングツールから半導体装置に対してかかる応力の大きさを低減し、該半導体装置に破損や特性の劣化が生じることを防止することができる。
本発明によれば、テープボンディングが行われるボンディング基準面を、テープボンディング装置におけるボンディングツールの下降方向に対して略垂直に補正することができ、テープボンディング時にボンディングツールから半導体装置に対してかかる応力の大きさを低減することができ、該半導体装置に破損や特性の劣化が生じることを防止することができる。
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
図１には、本発明にかかるテープボンディング装置の実施形態を示している。
テープボンディング装置は、パワー半導体素子であるＩＧＢＴ素子５２等の半導体素子が実装された半導体装置５を基材となるハウジング６に接合して構成された被加工物４に対して、テープ状の導体（以降、単に「テープ材」と記載する）１４をボンディングするための装置であり、該被加工物４のＩＧＢＴ素子５２に前記テープ材１４をボンディングするボンディングヘッド部１と、前記被加工物４が載置され、該被加工物４の平面方向位置決めを行うＸＹテーブル７と、該ＸＹテーブル７を支持するベース台８とを備えている。
テープボンディング装置は、パワー半導体素子であるＩＧＢＴ素子５２等の半導体素子が実装された半導体装置５を基材となるハウジング６に接合して構成された被加工物４に対して、テープ状の導体（以降、単に「テープ材」と記載する）１４をボンディングするための装置であり、該被加工物４のＩＧＢＴ素子５２に前記テープ材１４をボンディングするボンディングヘッド部１と、前記被加工物４が載置され、該被加工物４の平面方向位置決めを行うＸＹテーブル７と、該ＸＹテーブル７を支持するベース台８とを備えている。
また、前記ＸＹテーブル７とベース台８との間には、前記被加工物４の高さ位置の位置決めを行う高さ調節機構部９が設けられている。
さらに、テープボンディング装置は、上下方向に移動可能であり、前記被加工物４を上方から押圧可能な押圧ピン３が、複数設けられている。
さらに、テープボンディング装置は、上下方向に移動可能であり、前記被加工物４を上方から押圧可能な押圧ピン３が、複数設けられている。
前記半導体装置５は、絶縁基板５１に対してＩＧＢＴ素子５２をはんだ５３にてはんだ接合して構成されており、該半導体装置５は、はんだ５３を用いてハウジング６にはんだ接合されており、これにより被加工物４が構成されている。
また、前記ボンディングヘッド部１には、テープ材１４をＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａに圧接させるとともに、該テープ材１４に超音波を付与して、該テープ材１４と配線用端子５２ａとを超音波接合するためのボンディングツール１２が備えられており、該ボンディングツール１２の先端部（下端部）にはテープ材１４が供給されている。
また、ボンディングヘッド部１は、ＸＹテーブル７上に載置された被加工物４に対して上下移動可能に構成されている。
また、前記ボンディングヘッド部１には、テープ材１４をＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａに圧接させるとともに、該テープ材１４に超音波を付与して、該テープ材１４と配線用端子５２ａとを超音波接合するためのボンディングツール１２が備えられており、該ボンディングツール１２の先端部（下端部）にはテープ材１４が供給されている。
また、ボンディングヘッド部１は、ＸＹテーブル７上に載置された被加工物４に対して上下移動可能に構成されている。
このように構成されるテープボンディング装置においては、次のようにテープボンディングが行われる。
まず、半導体装置５がハウジング６にはんだ接合されて構成された被加工物４をＸＹテーブル７に載置する。
その後、ボンディングヘッド部１を下降させて、ボンディングツール１２によりテープ材１４をＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａに荷重をかけながら接触させるとともに、超音波による振動を付与して、該テープ材１４と配線用端子５２ａとを超音波接合する。
まず、半導体装置５がハウジング６にはんだ接合されて構成された被加工物４をＸＹテーブル７に載置する。
その後、ボンディングヘッド部１を下降させて、ボンディングツール１２によりテープ材１４をＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａに荷重をかけながら接触させるとともに、超音波による振動を付与して、該テープ材１４と配線用端子５２ａとを超音波接合する。
ここで、図２（ａ）に示すように、テープ材１４をＩＧＢＴ素子５２へボンディングするテープボンディング装置においては、テープ材１４が、該テープ材１４の下面１４ａ全体といった広い面積で配線用端子５２ａに接触するため、該下面１４ａの１点にかかるボンディングツール１２から受ける圧力が、下端の１点で配線用端子５２ａに接触するボンディングワイヤの場合と同等になるように（テープ材１４の下面１４ａの１点にかかる圧力が、該テープ材１４と配線用端子５２ａとの接合に必要な圧力を下回らないように）、ボンディングツール１２の下方への押圧力が、ワイヤボンディングを行う場合に比べて大きく設定されている。
しかし、図２（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ素子５２のボンディング基準面となる配線用端子５２ａ面がボンディングツール１２の下降方向に対して傾斜していたときには、テープ材１４は、まず、その下面１４ａ側の１点ＣｄがＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａに接触し始める。
この場合、前述のように押圧力が大きく設定されたボンディングツール１２からの圧力が、ＩＧＢＴ素子５２におけるテープ材１４の１点Ｃｄと接触する部分にかかるため、該ＩＧＢＴ素子５２には大きな力がかかることとなり、該ＩＧＢＴ素子５２に破損や特性の劣化が生じる恐れがある。
この場合、前述のように押圧力が大きく設定されたボンディングツール１２からの圧力が、ＩＧＢＴ素子５２におけるテープ材１４の１点Ｃｄと接触する部分にかかるため、該ＩＧＢＴ素子５２には大きな力がかかることとなり、該ＩＧＢＴ素子５２に破損や特性の劣化が生じる恐れがある。
従って、本テープボンディング装置においては、ＸＹテーブル７に載置された被加工品４におけるＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａが、ボンディングツール１２の下降方向に対して傾斜していた場合でも、ＩＧＢＴ素子５２のボンディング基準面（配線用端子５２ａ面）がボンディングツール１２の下降方向に対して略垂直となった状態で、テープボンディングを行うことができるように、その傾斜を補正するための機構を備えている。
つまり、本テープボンディング装置は、ＩＧＢＴ素子５２のボンディング基準面をボンディングツール１２の下降方向に対して略垂直となるように補正するための機構として、複数の前記押圧ピン３を備えている。
該各押圧ピン３は、ボンディングヘッド部１と一体的に昇降するように構成されており、各押圧ピン３の下端の高さ位置は同じ高さに（例えばＸＹテーブル７の上面からの高さ寸法ｈが同じ高さとなるように）設定されている。
該各押圧ピン３は、ボンディングヘッド部１と一体的に昇降するように構成されており、各押圧ピン３の下端の高さ位置は同じ高さに（例えばＸＹテーブル７の上面からの高さ寸法ｈが同じ高さとなるように）設定されている。
そして、テープボンディング時にボンディングヘッド部１が下降するのに伴って各押圧ピン３も下降し、該各押圧ピン３の下端がハウジング６の上面に当接するように構成されている。
図３に示すように、ハウジング６には複数の半導体装置５（５ａ〜５ｈ）が接合されており、前記各押圧ピン３は該ハウジング６の複数箇所に当接する。
本例においては、各押圧ピン３は、複数の半導体装置５（５ａ〜５ｈ）が配置されている範囲の外周部近傍の複数箇所に当接するように構成されている。
図３に示すように、ハウジング６には複数の半導体装置５（５ａ〜５ｈ）が接合されており、前記各押圧ピン３は該ハウジング６の複数箇所に当接する。
本例においては、各押圧ピン３は、複数の半導体装置５（５ａ〜５ｈ）が配置されている範囲の外周部近傍の複数箇所に当接するように構成されている。
例えば、各押圧ピン３は、ハウジング６における各当接箇所６ａ〜６ｆのうちの何れかの複数箇所に当接するように構成されている。
さらに具体的に言えば、例えば半導体装置５ａのＩＧＢＴ５２にテープボンディングを行う際には、ハウジング６の当接箇所６ａ・６ｂ・６ｃの３箇所に押圧ピン３をそれぞれ当接させている。つまり、半導体装置５ａの最も近くに位置する３つの押圧ピン３をハウジング６に当接させるようにしている。
ハウジング６に当接した押圧ピン３は、さらに押し下げられハウジング６を下方に押圧する。
さらに具体的に言えば、例えば半導体装置５ａのＩＧＢＴ５２にテープボンディングを行う際には、ハウジング６の当接箇所６ａ・６ｂ・６ｃの３箇所に押圧ピン３をそれぞれ当接させている。つまり、半導体装置５ａの最も近くに位置する３つの押圧ピン３をハウジング６に当接させるようにしている。
ハウジング６に当接した押圧ピン３は、さらに押し下げられハウジング６を下方に押圧する。
ハウジング６には、高温状態で複数の半導体装置５ａ〜５ｈが接合されるため、接合後に冷却されたときには、半導体装置５ａ〜５ｈとハウジング６との熱膨張差により、該ハウジング６に反りが生じ易い。このハウジング６に生じた反りによって、各半導体装置５ａのボンディング基準面に傾斜が生じる。
例えば、図４（ａ）に示すように、ハウジング６が凹に反っている状態では、半導体装置５ａに傾斜が生じているが、該半導体装置５ａにテープボンディングを行う場合には、押圧ピン３を下降させて、図４（ｂ）に示すように、該押圧ピン３によりハウジング６の当接箇所６ａ・６ｂ・６ｃを押圧する。
例えば、図４（ａ）に示すように、ハウジング６が凹に反っている状態では、半導体装置５ａに傾斜が生じているが、該半導体装置５ａにテープボンディングを行う場合には、押圧ピン３を下降させて、図４（ｂ）に示すように、該押圧ピン３によりハウジング６の当接箇所６ａ・６ｂ・６ｃを押圧する。
該当接箇所６ａ・６ｂ・６ｃを押圧することで、ボンディングツール１２の下降方向に対して傾斜していたＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面（図４（ａ）に示す状態）の傾斜角度が補正されて、ボンディングツール１２の下降方向に対して略垂直となる。
つまり、各押圧ピン３の下端の高さ位置が同じ高さ位置に設定されているので、半導体装置５ａの外周近傍に位置する３箇所の押圧ピン３によりハウジング６を押圧することで、ハウジング６の各当接箇所６ａ・６ｂ・６ｃにおける高さ位置が同じとなり、半導体装置５ａが接合されている部分のハウジング６の傾きが補正されて、半導体装置５ａにおけるＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面が、ボンディングツール１２の下降方向に対して略垂直となる。
つまり、各押圧ピン３の下端の高さ位置が同じ高さ位置に設定されているので、半導体装置５ａの外周近傍に位置する３箇所の押圧ピン３によりハウジング６を押圧することで、ハウジング６の各当接箇所６ａ・６ｂ・６ｃにおける高さ位置が同じとなり、半導体装置５ａが接合されている部分のハウジング６の傾きが補正されて、半導体装置５ａにおけるＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面が、ボンディングツール１２の下降方向に対して略垂直となる。
このように、テープボンディング装置に複数の押圧ピン３を設けて、該押圧ピン３により、ＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面の近く（すなわち、テープ材１４のボンディング領域周辺）に位置するハウジング６を押圧することで、該配線用端子５２ａ面をボンディングツール１２の下降方向に対して略垂直に補正することができ、テープボンディング時にボンディングツール１２からＩＧＢＴ素子５２に対してかかる応力の大きさを低減することができ、該ＩＧＢＴ素子５２に破損や特性の劣化が生じることを防止することができる。
なお、前記半導体装置５ｂのＩＧＢＴ素子５２にテープボンディングを行う際には、例えばハウジング６の当接箇所６ａ・６ｂ・６ｄの３箇所に押圧ピン３を当接させ、半導体装置５ｃのＩＧＢＴ素子５２にテープボンディングを行う際には、例えばハウジング６の当接箇所６ａ・６ｃ・６ｄの３箇所に押圧ピン３を当接させ、半導体装置５ｄのＩＧＢＴ５２にテープボンディングを行う際には、例えばハウジング６の当接箇所６ｂ・６ｃ・６ｄの３箇所に押圧ピン３を当接させることができる。
また、押圧ピン３によるハウジング６の押圧箇所は、３点だけに限るものではなく、２点を押圧するように構成してもよく、４点以上を押圧するように構成することもできる。
さらに、押圧ピン３による押圧は、テープボンディングを行うＩＧＢＴ素子５２が接合される絶縁基板５１に対して行うことも可能である。
また、押圧ピン３によるハウジング６の押圧箇所は、３点だけに限るものではなく、２点を押圧するように構成してもよく、４点以上を押圧するように構成することもできる。
さらに、押圧ピン３による押圧は、テープボンディングを行うＩＧＢＴ素子５２が接合される絶縁基板５１に対して行うことも可能である。
また、前記テープボンディング装置には、図５に示すように、テープボンディングのボンディング基準面の高さ位置を検知する高さ位置検出センサ２を設けて、該高さ位置検出センサ２が検出するボンディング基準面の高さ位置に基づいて、前記押圧ピン３によるハウジング６の押圧量を決定するように構成することもできる。
前記高さ位置検出センサ２は、テープボンディングのボンディング基準面、すなわちテープボンディングを行う際に、ＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面の高さ位置を検出するものであり、ボンディングヘッド部１とともに水平方向へ移動可能に構成されていて、少なくとも２点の配線用端子５２ａ面の高さ位置を検出するように構成されている。
高さ位置検出センサ２による高さ位置の検出は、テープボンディングが行われるＩＧＢＴ素子５２自身の配線用端子５２ａ面内における２点以上について行ってもよく、テープボンディングが行われるＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面と、そのＩＧＢＴ素子５２に隣接するＩＧＢＴ素子５２や、その他のＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面との２点以上について行うこともできる。
高さ位置検出センサ２による高さ位置の検出は、テープボンディングが行われるＩＧＢＴ素子５２自身の配線用端子５２ａ面内における２点以上について行ってもよく、テープボンディングが行われるＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面と、そのＩＧＢＴ素子５２に隣接するＩＧＢＴ素子５２や、その他のＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面との２点以上について行うこともできる。
前記高さ位置検出センサ２は、例えば、カメラに構成して、高さ位置検出箇所を画像認識することで高さ位置検出を行うようにしたり、レーザー照射装置に構成して、レーザー照射により高さ位置検出箇所までの距離を測定するようにしたりすることができる。
また、本例においては、前記複数の押圧ピン３は、各押圧ピン３が個別に昇降可能なように構成されており、該各押圧ピン３の下端の高さ位置（例えばＸＹテーブル７の上面からの高さ寸法ｈ）が、互いに異なるように設定可能となっている。
さらに、各押圧ピン３の下端の高さ位置（各押圧ピン３によるハウジング６の押圧量）は、高さ位置検出センサ２により検出された２点以上におけるボンディング基準面の高さ位置に基づいて、テープボンディングが行われるＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面が、ボンディングツール１２の下降方向に対して略垂直となるように決定される。
さらに、各押圧ピン３の下端の高さ位置（各押圧ピン３によるハウジング６の押圧量）は、高さ位置検出センサ２により検出された２点以上におけるボンディング基準面の高さ位置に基づいて、テープボンディングが行われるＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面が、ボンディングツール１２の下降方向に対して略垂直となるように決定される。
例えば、図６（ａ）に示すように、半導体装置５がハウジング６に対して傾斜して接合されており、該半導体装置５におけるＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面が、ボンディングツール１２の下降方向に対する垂直方向から角度θ１だけ傾斜している場合、各押圧ピン３は、図６（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ素子５２の配線用端子５２ａ面がボンディングツール１２の下降方向に対して垂直となるように、ハウジング６を押圧する。
この場合、ハウジング６の押圧量は各押圧ピン３によって異なり、図６（ｂ）における左側の押圧ピン３の下端と右側の押圧ピン３の下端との高さ位置は、寸法ｈ１だけ異なっている。
この場合、ハウジング６の押圧量は各押圧ピン３によって異なり、図６（ｂ）における左側の押圧ピン３の下端と右側の押圧ピン３の下端との高さ位置は、寸法ｈ１だけ異なっている。
このように、半導体装置５のテープボンディング基準面となる配線用端子５２ａ面の高さ位置を、少なくとも２点で検知する高さ位置検出センサ２を備え、該高さ位置検出センサ２が検知した配線用端子５２ａ面の少なくとも２点の高さに基づいて、前記押圧ピン３押圧量を決定するように構成することで、前述の図１等に示した、各押圧ピン３の下端の高さ位置を同じ高さに設定し、該各押圧ピン３がボンディングヘッド部１と一体的に昇降するように構成した場合に比べて、半導体装置５のテープボンディング基準面のボンディングツール１２の下降方向に対する垂直度を、より高精度に補正することが可能となる。
また、図７に示すように、前記前記テープボンディング装置においては、前記高さ位置検出センサ２を設けるとともに、前記押圧ピン３に代えて、前記高さ調節機構部９にＸＹテーブル７の傾斜角度を調節する傾き調節機構を備えるように構成することもできる。
つまり、図８（ａ）に示すように、半導体装置５がハウジング６に対して傾斜して接合されていた場合、高さ位置検出センサ２により、少なくとも２点のテープボンディング基準面の高さ位置を検出し、検出した少なくとも２点の高さ位置に基づいて、図８（ｂ）に示すように、前記高さ調節機構部９に備えられた傾き調節機構を用いてＸＹテーブル７の傾斜角度を調節し、半導体装置５のテープボンディング基準面となる配線用端子５２ａ面の傾斜度合いを補正して、該配線用端子５２ａ面がボンディングツール１２の下降方向に対して垂直となるように構成する。
つまり、図８（ａ）に示すように、半導体装置５がハウジング６に対して傾斜して接合されていた場合、高さ位置検出センサ２により、少なくとも２点のテープボンディング基準面の高さ位置を検出し、検出した少なくとも２点の高さ位置に基づいて、図８（ｂ）に示すように、前記高さ調節機構部９に備えられた傾き調節機構を用いてＸＹテーブル７の傾斜角度を調節し、半導体装置５のテープボンディング基準面となる配線用端子５２ａ面の傾斜度合いを補正して、該配線用端子５２ａ面がボンディングツール１２の下降方向に対して垂直となるように構成する。
このように、前記高さ位置検出センサ２を設けるとともに、前記高さ調節機構部９にＸＹテーブル７の傾斜角度を調節する傾き調節機構を備えることでも、半導体装置５のテープボンディング基準面のボンディングツール１２の下降方向に対する垂直度を補正して、テープボンディング時にボンディングツール１２からＩＧＢＴ素子５２に対してかかる応力の大きさを低減し、該ＩＧＢＴ素子５２に破損や特性の劣化が生じることを防止することができる。
なお、ＸＹテーブル７の傾斜角度を調節する傾き調節機構は、前記高さ調節機構部９とは別に設けることも可能である。
なお、ＸＹテーブル７の傾斜角度を調節する傾き調節機構は、前記高さ調節機構部９とは別に設けることも可能である。
１ ボンディングヘッド部
２ 高さ位置検出センサ
３ 押圧ピン
４ 被加工物
５ 半導体装置
６ ハウジング
７ ＸＹテーブル
８ ベース台
９ 高さ調節機構部
１２ ボンディングツール
１４ テープ材
５１ 絶縁基板
５２ ＩＧＢＴ素子
５２ａ 配線用端子（ボンディング基準面）
２ 高さ位置検出センサ
３ 押圧ピン
４ 被加工物
５ 半導体装置
６ ハウジング
７ ＸＹテーブル
８ ベース台
９ 高さ調節機構部
１２ ボンディングツール
１４ テープ材
５１ 絶縁基板
５２ ＩＧＢＴ素子
５２ａ 配線用端子（ボンディング基準面）
Claims (5)
- 基材に半導体装置を接合して構成される被加工物における、前記半導体装置の端子にテープ状導体を接続するテープボンディング装置であって、
前記半導体装置の端子へのテープ状導体のボンディング時に、該テープ状導体のボンディング領域周辺を押圧する押圧手段を備える、
ことを特徴とするテープボンディング装置。 - 前記テープボンディング装置は、
前記半導体装置のテープボンディング基準面の高さを、少なくとも２点で検知する高さ検知手段を備え、
該検知手段が検知したテープボンディング基準面の少なくとも２点の高さに基づいて、前記押圧手段による押圧量を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のテープボンディング装置。 - 基材に半導体装置を接合して構成される被加工物における、前記半導体装置の端子にテープ状導体を接続するテープボンディング装置であって、
前記半導体装置のテープボンディング基準面の高さを、少なくとも２点で検知する高さ検知手段と、
前記検知手段が検知したテープボンディング基準面の少なくとも２点の高さに基づいて、前記被加工物が載置されるテーブルの傾きを調節する傾き調節手段とを備える、
ことを特徴とするテープボンディング装置。 - 基材に半導体装置を接合して構成される被加工物における、前記半導体装置の端子にテープ状導体を接続するテープボンディング方法であって、
前記半導体装置の端子へのテープ状導体のボンディング時に、
該半導体装置のテープボンディング基準面の高さを、少なくとも２点で検知し、
検知したテープボンディング基準面の少なくとも２点の高さに基づいて、テープ状導体のボンディング領域周辺を押圧する、
ことを特徴とするテープボンディング方法。 - 基材に半導体装置を接合して構成される被加工物における、前記半導体装置の端子にテープ状導体を接続するテープボンディング方法であって、
前記半導体装置の端子へのテープ状導体のボンディング時に、
該半導体装置のテープボンディング基準面の高さを、少なくとも２点で検知し、
検知したテープボンディング基準面の少なくとも２点の高さに基づいて、前記被加工物が載置されるテーブルの傾きを変化させる、
ことを特徴とするテープボンディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006067751A JP2007250571A (ja) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | テープボンディング装置およびその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2006067751A JP2007250571A (ja) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | テープボンディング装置およびその方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007250571A true JP2007250571A (ja) | 2007-09-27 |
Family
ID=38594587
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|---|---|---|---|
| JP2006067751A Pending JP2007250571A (ja) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | テープボンディング装置およびその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007250571A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111243986A (zh) * | 2018-11-28 | 2020-06-05 | 三星显示有限公司 | 接合装置及接合方法 |
| US20210175148A1 (en) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
| WO2023209766A1 (ja) * | 2022-04-25 | 2023-11-02 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
2006
- 2006-03-13 JP JP2006067751A patent/JP2007250571A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11637052B2 (en) * | 2019-12-06 | 2023-04-25 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
| WO2023209766A1 (ja) * | 2022-04-25 | 2023-11-02 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
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