JP2017055031A - ワイヤ接続方法と端子 - Google Patents

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Abstract

【課題】絶縁体が介在することで相互に絶縁されている複数層の導体を備えている端子にワイヤを接続する。端子の上面と下面が開放されている場合、上面側治具と下面側治具の間に端子を挟みこんで端子を位置決めしてワイヤを接続する。その際に絶縁体が損傷して絶縁が破れてしまう。
【解決手段】端子１０にワイヤ５０を接続する方法であり、上面側治具１０１と下面側治具１０２の間に端子１０を挟んで位置決めし、位置決めされている端子１０の表面に露出している導体３０（または３１）にワイヤ５０を接続する。上面側治具１０１と上面１１の接触範囲と下面側治具１０２と下面１２の接触範囲が重複する範囲を受圧範囲２１としたときに、受圧範囲外では、導体３０と導体３１の間に絶縁体４０が介在する積層構造が存在しており、受圧範囲２１では導体３０と導体３１の間に絶縁体４０が介在する積層構造が存在していない。
【選択図】図３

Description

本明細書に開示する技術は、端子とワイヤを接続する方法と、端子自体に関する。
特許文献１に開示されている半導体装置では、半導体素子と端子がワイヤによって接続されている。ワイヤの一端部が半導体素子に接続され、ワイヤの他端部が端子に接続されている。
一般的に端子は単一導体で形成されている。この場合、必要な端子数が増大しやすい。それを避けるために、導体と絶縁体と導体の順序で積層し、介在する絶縁体によって導体と導体の間を絶縁する端子が開発されている。この端子の場合、一本の端子が２以上の導体を備えており、必要な端子数を減少させることができる。ただし、２以上の導体のそれぞれにワイヤを接続する必要がある。
端子の一端が固定されており、残部が長く突出している場合がある。突出部では、端子の上面と下面が開放されており、拘束されていない。この種の端子にワイヤを接続する場合、接続部の近傍において上面と下面を拘束して端子を位置決めする必要がある。一対の治具の間に端子を挟みこんで固定し、その状態でワイヤを接続する必要がある。
特開２００７−９５８７５号公報
一対の治具の間に端子を挟みこんで端子を固定する接続方法の場合。その挟圧力によって絶縁体が損傷し、その絶縁体によって絶縁している導体と導体の間の絶縁が破れてしまうことがある。
本明細書は、一対の治具による挟圧力によって導体と導体の間の絶縁が破れてしまうことを防止するワイヤ接続方法と、端子構造を提案する。
本明細書に開示するワイヤ接続方法では、端子とワイヤを接続する。その接続方法は、端子の一部を上面側治具と下面側治具の間に挟みこんで端子を位置決めする工程と、位置決めされている端子の表面（上面または下面または上下両面）に露出している導体とワイヤを接続する工程を備えている。本明細書では、上面側治具と端子上面との接触範囲と下面側治具と端子下面との接触範囲が重複する範囲を受圧範囲とする。受圧範囲外では第１導体と第２導体の間に絶縁体が介在する積層構造が存在しており、受圧範囲では第１導体と第２導体の間に絶縁体が介在する積層構造が存在していない関係にしておく。
このような構成によれば、端子の受圧範囲では第１導体と第２導体の間に絶縁体が介在する積層構造が存在しないので、絶縁体が損傷して第１導体と第２導体の間の絶縁が破られることがない。端子の受圧範囲外では端子が一対の治具の間で挟圧されることがない。絶縁体が損傷して第１導体と第２導体の間の絶縁が破られることがない。
受圧範囲外では、第１導体と第２導体の間に絶縁体が介在しており、第１導体と第２導体の間が絶縁される。第１導体と第２導体を絶縁しておくためには、端子の全範囲において第１導体と絶縁体と第２導体の積層構造が必要とされるものでない。例えば、端子の幅方向の両端部を受圧範囲とし、幅方向の中央範囲を非受圧範囲とするような場合、中央範囲に第１導体と絶縁体と第２導体の積層構造が存在すれば、長さ方向に延びる端子が得られる。幅方向の両端部に位置する受圧範囲では、例えば一方の導体が存在しなくても、長さ方向に延びる端子が得られる。一方の導体が存在しなければ、第１導体と第２導体の間に絶縁体が介在する積層構造が存在しないことになる。受圧範囲で絶縁体が損傷しても、もともと受圧範囲では介在する絶縁体によって第１導体と第２導体を絶縁しておく構造を利用しないために、絶縁が破られることがない。
本明細書に開示する端子は、上面と下面を有しており、上面または下面を平面視したときに、第１導体と第２導体の間に絶縁体が介在する積層構造が存在する存在範囲と、第１導体と第２導体の間に絶縁体が介在する積層構造が存在しない不在範囲とが混在していることを特徴とする。
この端子であれば、積層構造が存在しない不在範囲を一対の治具によって挟圧して位置決めすることによって、接続作業時に絶縁が破られないようにすることができる。
実施例に係るワイヤ接続方法を説明するための平面図である。 図１の一部を拡大して示す平面図である。 図１の一部を拡大して示す斜視図である。 位置決め工程における図２のIV−IV断面図である。 図２のV−V断面図である。 接続工程における図２のIV−IV断面図である。 他の実施例に係る端子の断面図である。 更に他の実施例に係る端子の断面図である。 更に他の実施例に係る端子の断面図である。 更に他の実施例に係る端子の断面図である。 更に他の実施例に係る端子の断面図である。 更に他の実施例に係る端子の一部を拡大して示す平面図である。 更に他の実施例に係る端子の一部を拡大して示す平面図である。 更に他の実施例に係る端子の一部を拡大して示す平面図である。 更に他の実施例に係る端子の断面図である。
ワイヤ接続方法と端子について説明する。実施例に係るワイヤ接続方法では、図１〜図３に示すように、まず、上面側治具１０１と下面側治具１０２によって複数の端子１０を挟む。上面側治具１０１と下面側治具１０２が端子１０を介して対向する。端子１０が上面側治具１０１と下面側治具１０２の間に挟みこまれた姿勢で位置決めされる。複数の端子１０が半導体素子２に対して位置決めされる（位置決め工程）。
半導体素子２は、リードフレーム３の上に配置されている。半導体素子２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal oxide semiconductor Field Effect Transistor）である。本実施例では、半導体素子２としてＭＯＳＦＥＴを用いている。半導体素子２は、例えばＳｉＣからなる半導体基板５１を備えており、その半導体基板５１にコレクタ領域やエミッタ領域（いずれも図示省略）等が形成されている。また、半導体基板５１の上面に複数の信号電極５２が形成されている。信号電極５２は、例えば、半導体素子２の温度を検出するための電気信号や半導体素子２のスイッチングを制御するための電気信号等を送受信するために形成されている。
図４及び図５に示すように、端子１０は、上面１１と下面１２を備えている。端子１０の上面１１の一部が上面側治具１０１に接触する。端子１０の上面１１の一部は上面側治具１０１によって押圧される。また、端子１０の下面１２が下面側治具１０２に接触する。端子１０の下面１２は下面側治具１０２によって押圧される。本明細書では、上面側治具１０１と端子１０の上面１１の接触範囲と下面側治具１０２と端子１０の下面１２の接触範囲が重複する範囲を受圧範囲（第１範囲）２１とする。また、受圧範囲２１以外の範囲を非受圧範囲（第２範囲）２２とする。すなわち、上面側治具１０１と端子１０の上面１１の接触範囲と下面側治具１０２と端子１０の下面１２の接触範囲が重複しない範囲を非受圧範囲（第２範囲）２２とする。受圧範囲（第１範囲）２１における端子１０の上面１１と下面１２の間の距離ｈ１が、非受圧範囲（第２範囲）２２における端子１０の上面１１と下面１２の間の距離ｈ２より長い。
端子１０は、２つの導体３０（第１導体３１と第２導体３２）と１つの絶縁体４０を備えている。導体３０（第１導体３１と第２導体３２）は、例えば銅やアルミニウム等の金属によって形成されている。第１導体３１は、例えば金属板をプレス加工することによって形成される。第２導体３２は、例えば絶縁体４０に対して金属をスパッタリングすることによって形成される。あるいは、第２導体３２は、無電解めっきによって形成される。絶縁体４０は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）によって形成されている。絶縁体４０は、例えば第１導体３１に対してＳｉＯ２をスパッタリングすることによって形成される。
２つの導体３０（第１導体３１と第２導体３２）と１つの絶縁体４０が積層されることによって積層構造が形成されている。第１導体３１と第２導体３２の間に絶縁体４０が介在している。絶縁体４０の一方側に第１導体３１が配置され、絶縁体４０の他方側に第２導体３２が配置されている。絶縁体４０によって第１導体３１と第２導体３２が絶縁されている。
端子１０は、存在範囲と不在範囲を備えている。端子１０の存在範囲は、上記の非受圧範囲（第２範囲）２２に相当している。端子１０の存在範囲（非受圧範囲２２）では、端子１０の上面１１または下面１２を平面視したときに、第１導体３１と第２導体３２の間に絶縁体４０が介在する積層構造が存在している。すなわち、端子１０の存在範囲（非受圧範囲２２）には、第１導体３１と絶縁体４０と第２導体３２が順に積層された積層構造が存在している。存在範囲（非受圧範囲２２）には、第１導体３１と第２導体３２と絶縁体４０が存在している。
端子１０の不在範囲は、上記の受圧範囲（第１範囲）２１に相当している。端子１０の不在範囲（受圧範囲２１）では、端子１０の上面１１または下面１２を平面視したときに、第１導体３１と第２導体３２の間に絶縁体４０が介在する積層構造が存在していない。すなわち、端子１０の不在範囲（受圧範囲２１）には、第１導体３１と絶縁体４０と第２導体３２が順に積層された積層構造が存在していない（不在である）。不在範囲（受圧範囲２１）には、第１導体３１と絶縁体４０のみが存在している。
第１導体３１は、下面側治具１０２と対向している。下面側治具１０２が第１導体３１の下面に接触する。第２導体３２は、上面側治具１０１と対向している。上面側治具１０１は第２導体３２に接触しない。上面側治具１０１は絶縁体４０の上面に接触する。
図４に示すように、端子１０の長手方向（ｘ方向）における第１導体３１の一端部は、第２導体３２の一端部と絶縁体４０の一端部よりも長手方向に突出している。図５に示すように、端子１０の短手方向（ｙ方向）における第１導体３１の両側面３１３、３１３は外部に露出している。第２導体３２の両側面３２３、３２３は絶縁体４０に接触している。
上面側治具１０１と下面側治具１０２は、板状の部材である。上面側治具１０１は、押圧面１１１を備えている。上面側治具１０１の押圧面１１１は、端子１０の上面１１と対向している。下面側治具１０２は、押圧面１２１を備えている。下面側治具１０２の押圧面１２１は、端子１０の下面１２と対向している。下面側治具１０２は、端子１０の下面１２を支持している。下面側治具１０２は、端子１０の長手方向の先端部から中央部にわたって端子１０を支持している。
ワイヤ接続方法では、上面側治具１０１と下面側治具１０２によって端子１０を位置決めした後に、図６に示すように、位置決めされている端子１０にワイヤ５０を接続する（接続工程）。端子１０の表面に露出している導体３０にワイヤ５０を接続する。端子１０から露出する第１導体３１と第２導体３２のそれぞれにワイヤ５０の一端部を接続する。第１導体３１の上面と第２導体３２の上面のそれぞれにワイヤ５０が接続される。１つの端子１０に対して２本のワイヤ５０が接続される。また、ワイヤ５０の他端部を半導体素子２に接続する。半導体素子２の複数の信号電極５２のそれぞれにワイヤ５０を接続する。１つの半導体素子２に対して複数のワイヤ５０が接続される。ワイヤ５０の一端部が端子１０に接続され、ワイヤ５０の他端部が半導体素子２に接続される。ワイヤ５０の接続は、公知のワイヤボンディング装置を用いて行うことができる。
以上の構成を備えるワイヤ接続方法と端子によれば、上面側治具１０１と下面側治具１０２によって端子１０を位置決めするときに、両治具１０１、１０２によって端子１０の受圧範囲（不在範囲）２１が押圧される。導体３０（第１導体３１と第２導体３２）と絶縁体４０の積層方向に沿って端子１０が押圧される。このとき、端子１０の受圧範囲（不在範囲）２１では第１導体３１と第２導体３２の間に絶縁体４０が介在する積層構造が存在しないので、絶縁体４０が２つの導体（第１導体３１と第２導体３２）に挟まれた状態で押圧されることがない。また、端子１０の非受圧範囲（存在範囲）２２では、端子１０が上面側治具１０１と下面側治具１０２によって押圧されることがない。したがって、非受圧範囲（存在範囲）２２においても、絶縁体４０が２つの導体（第１導体３１と第２導体３２）に挟まれた状態で押圧されることがない。これによって、絶縁体４０が２つの導体（第１導体３１と第２導体３２）の間で押圧力を受けないので、絶縁体４０が損傷することを抑制できる。
以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
（端子の他の実施例）
端子の構成は上記の実施例に限定されるものではない。例えば、図７に示す端子１０では、第１導体３１が板状に形成されている。ｙ方向における絶縁体４０の両側面４０３、４０３の全体が外部に露出している。絶縁体４０の両側面４０３、４０３が第１導体３１によって覆われていない。
図８に示す端子１０では、ｙ方向における絶縁体４０の両側面４０３、４０３の全体が第１導体３１に接触している。第１導体３１が絶縁体４０の両側面４０３、４０３の全体を覆っている。第１導体３１の両端部の上面３１１が端子１０の外部に露出している。第１導体３１の両端部の上面３１１が上面側治具１０１に接触する。
図９に示す端子１０では、第１導体３１の両端部の上面３１１の高さ位置と、絶縁体４０の両端部の上面４０１の高さ位置が一致していない。第１導体３１の両端部の上面３１１が、絶縁体４０の両端部の上面４０１より高い位置にある。端子１０の受圧範囲（不在範囲）２１には、第１導体３１のみが存在している。
図１０に示す端子１０では、ｘ方向における第１導体３１の両側面３１３、３１３が絶縁体４０に接触している。絶縁体４０が第１導体３１の両側面３１３、３１３の全体を覆っている。第１導体３１の両側面３１３、３１３が端子１０の外部に露出していない。端子１０の受圧範囲（不在範囲）２１には、絶縁体４０のみが存在している。
また、上記の実施例では、端子１０が２層の導体３０（第１導体３１と第２導体３２）と１層の絶縁体４０を備えている構成であったが、この構成に限定されるものではない。図１１に示すように、端子１０が複数層（図１１に示す端子１０では４層）の導体３０と、複数層（図１１に示す端子１０では３層）の絶縁体４０を備えていてもよい。導体３０の数と絶縁体４０の数は特に限定されるものではない。また、上述した各端子１０は、ｚ方向において上下反転していてもよい。
また、端子の平面視における構成は上記の実施例に限定されるものではない。例えば、図１２に示す端子では、第１導体３１が端子１０の上面１１に露出している部分がある。端子１０の複数の部分において第１導体３１が端子１０の上面１１に露出している。
図１３に示す端子では、ｙ方向における端子１０の一端部の上面１１に露出している第１導体３１と他端部の上面１１に露出している第１導体３１が、ｘ方向において互いにずれた状態になっている。
図１４に示す端子では、第１導体３１が端子１０の上面１１に露出している部分が三角形状になっている。
また、上記の実施例では、端子１０の第１範囲（受圧範囲、不在範囲）２１における上面１１と下面１２の間の距離ｈ１が、第２範囲（非受圧範囲、存在範囲）２２における上面１１と下面１２の間の距離ｈ２より長い構成であったが、この構成に限定されるものではない。更に他の実施例では、図１５に示すように、端子１０の第１範囲（受圧範囲、不在範囲）２１における上面１１と下面１２の間の距離ｈ１が、第２範囲（非受圧範囲、存在範囲）２２における上面１１と下面１２の間の距離ｈ２と同じであってもよい。この場合、ワイヤ接続方法では、一対の上面側治具１０１によって端子１０の上面１１を押圧する。ｙ方向における一方の上面側治具１０１が端子１０の一端部の上面１１を押圧し、他方の上面側治具１０１が端子１０の他端部の上面１１を押圧する。一対の上面側治具１０１によって押圧されている範囲が受圧範囲２１となる。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
以下に本明細書が開示する技術要素の一例について説明する。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。
端子の不在範囲における上下面間の距離が、存在範囲における上下面間の距離より長くてもよい。
このような構成によれば、端子の不在範囲が上面側治具と下面側治具によって押圧される一方、存在範囲が両治具によって押圧されないので、存在範囲では第１導体と第２導体の間の絶縁体が積層方向に押圧されない。これによって、絶縁体が損傷することを抑制できる。
２ ：半導体素子
３ ：リードフレーム
１０ ：端子
１１ ：上面
１２ ：下面
２１ ：受圧範囲（第１範囲、不在範囲）
２２ ：非受圧範囲（第２範囲、存在範囲）
３０ ：導体
３１ ：第１導体
３２ ：第２導体
４０ ：絶縁体
５０ ：ワイヤ
５１ ：半導体基板
５２ ：信号電極
１０１ ：上面側治具
１０２ ：下面側治具
１１１ ：押圧面
１２１ ：押圧面
３１１ ：上面
３１３ ：側面
３２３ ：側面
４０１ ：上面
４０３ ：側面

Claims (3)

  1. 端子とワイヤを接続する方法であって、
    前記端子の一部を上面側治具と下面側治具の間に挟みこんで前記端子を位置決めする工程と、
    位置決めされている前記端子の表面に露出している導体と前記ワイヤを接続する工程を備えており、
    前記上面側治具と前記端子の上面との接触範囲と前記下面側治具と前記端子の下面との接触範囲が重複する範囲を受圧範囲としたときに、受圧範囲外では第１導体と第２導体の間に絶縁体が介在する積層構造が存在しており、前記受圧範囲では第１導体と第２導体の間に絶縁体が介在する積層構造が存在していない、ことを特徴するワイヤ接続方法。
  2. 上面と下面を有する端子であり、
    前記上面または前記下面を平面視したときに、第１導体と第２導体の間に絶縁体が介在する積層構造が存在する存在範囲と、第１導体と第２導体の間に絶縁体が介在する積層構造が存在しない不在範囲とが混在している端子。
  3. 前記不在範囲における上下面間の距離が、前記存在範囲における上下面間の距離よりも長いことを特徴とする請求項２に記載の端子。
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