JP7316958B2 - Bonding tool and method for manufacturing power semiconductor device - Google Patents
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Description
本開示は、超音波接合するボンディングツール、及び、電力半導体装置の製造方法に関するものである。 The present disclosure relates to a bonding tool for ultrasonic bonding and a method of manufacturing a power semiconductor device.
従来のボンディングツールは、ボンディングツールとワイヤ間の滑りを抑制し、超音波エネルギーを効率良く伝え、短時間で欠陥のない接合を得るため、ボンディングツールの先端に段差を設けて、超音波接合を行っている。(例えば、特許文献1参照) Conventional bonding tools have a step at the tip of the bonding tool to suppress slippage between the bonding tool and the wire, efficiently transmit ultrasonic energy, and achieve defect-free bonding in a short time. Is going. (For example, see Patent Document 1)
しかしながら、超音波接合する過程で金属屑が生じることがあり、この金属屑が隣接する電極にショートして不具合が生じる場合があった。このため、超音波接合完了後に金属屑を除去する工程を設けなければならなかった。エアーブローのみでは金属屑を完全に除去できず、人手作業により金属屑を個々に除去する必要があり、生産性低下及び製造コストが増加するという課題があった。 However, metal chips may be generated in the process of ultrasonic bonding, and the metal chips may short-circuit adjacent electrodes, resulting in problems. Therefore, a process for removing metal scraps had to be provided after the completion of ultrasonic bonding. Metal scraps cannot be completely removed only by air blowing, and it is necessary to manually remove metal scraps individually, which causes problems such as a decrease in productivity and an increase in manufacturing costs.
本開示は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、金属屑を個々に除去する人手作業を廃止し、生産性向上及び製造コスト低減可能なボンディングツールを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and aims to provide a bonding tool capable of improving productivity and reducing manufacturing costs by abolishing the manual work of individually removing metal scraps. and
また、ボンディングツールを用いた超音波接合において、金属屑を個々に除去する人手作業を廃止し、生産性向上及び製造コスト低減可能な電力半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a power semiconductor device that eliminates manual work for individually removing metal scraps in ultrasonic bonding using a bonding tool, thereby improving productivity and reducing manufacturing costs.
また、生産性向上及び製造コスト低減化された電力半導体装置を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a power semiconductor device with improved productivity and reduced manufacturing cost.
本開示にかかるボンディングツールは、接合箇所の接合面に平行な第1平坦部を先端に有する複数の凸部と、互いに隣接する凸部の間に設けられ、接合面に平行な第2平坦部とを備え、第1平坦部の幅は、第2平坦部の幅より大きく、先端部の両端に、複数の凸部を挟んで一対の溝が設けられ、断面視において一対の溝の外側に、第1平坦部に対して第2平坦部よりも低い突出部が設けられている。 A bonding tool according to the present disclosure includes a plurality of convex portions having a first flat portion at the tip parallel to the joint surface of the joint, and a second flat portion provided between the adjacent convex portions and parallel to the joint surface. The width of the first flat portion is larger than the width of the second flat portion, and a pair of grooves are provided on both ends of the tip portion with a plurality of protrusions interposed therebetween, and the outer side of the pair of grooves in a cross-sectional view. is provided with a protrusion that is lower than the second flat portion with respect to the first flat portion .
本開示にかかる電力半導体装置の製造方法は、超音波接合装置内に、先端部に接合箇所の接合面に平行な第1平坦部を有する複数の凸部と、互いに隣接する凸部の間に設けられ、接合面に平行な第2平坦部を有し、第1平坦部の幅は、第2平坦部の幅より大きいボンディングツールを取り付け、半導体素子を搭載した絶縁基板と絶縁基板の金属パターンに接するように保持された電極端子を超音波接合装置内に載置するボンディングツール及び半完品の準備工程と、ボンディングツールの先端が接合箇所に移動し、荷重を与え押し込みながら、超音波振動し、電極端子と金属パターンとを接合する超音波接合工程と、超音波接合工程にて発生した金属屑を除去するエアーブロー工程と、接合部及びその周辺の外観を検査する外観検査工程とを備え、先端部の両端に、複数の凸部を挟んで一対の溝が設けられ、断面視において一対の溝の外側に、第1平坦部に対して第2平坦部よりも低い突出部が設けられている。 In the method for manufacturing a power semiconductor device according to the present disclosure, a plurality of convex portions having first flat portions parallel to the joint surface of the joint at the tip end portion and between the convex portions adjacent to each other are provided in the ultrasonic bonding apparatus. a bonding tool having a second flat portion parallel to the bonding surface, wherein the width of the first flat portion is larger than the width of the second flat portion; an insulating substrate on which a semiconductor element is mounted; and a metal pattern on the insulating substrate. A bonding tool and a semi-finished product preparation step in which the electrode terminal held so as to be in contact with is placed in the ultrasonic bonding device, and the tip of the bonding tool moves to the bonding location, applies a load and pushes it in while ultrasonic vibration Then, an ultrasonic bonding process for bonding the electrode terminal and the metal pattern, an air blowing process for removing metal scraps generated in the ultrasonic bonding process, and an appearance inspection process for inspecting the appearance of the joint and its surroundings. A pair of grooves are provided on both ends of the tip portion with a plurality of protrusions interposed therebetween, and a protrusion lower than the second flat portion with respect to the first flat portion is provided outside the pair of grooves in a cross-sectional view. It is
本開示にかかるボンディングツールによれば、超音波接合するときに発生する金属屑は切断され電極端子から切り離されるため、その後、金属屑を容易に除去でき、生産性向上及び製造コスト低減を図ることができる。 According to the bonding tool according to the present disclosure, metal scraps generated during ultrasonic bonding are cut and separated from the electrode terminals, so that metal scraps can be easily removed thereafter, improving productivity and reducing manufacturing costs. can be done.
また、本開示にかかる電力半導体装置の製造方法によれば、超音波接合するときに発生した金属屑を個々に除去する人手作業を不要とし、金属屑に対しエアーブロー工程のみで容易に除去でき、生産性向上及び製造コスト低減を図ることができる。 In addition, according to the method of manufacturing a power semiconductor device according to the present disclosure, there is no need for manual work to individually remove metal scraps generated during ultrasonic bonding, and metal scraps can be easily removed only by an air blow process. , productivity improvement and manufacturing cost reduction can be achieved.
実施の形態1.
実施の形態1について、図面を用いながら説明する。図1は、ボンディングツールにより超音波接合する構成を示す断面図である。図2は、ボンディングツールにより超音波接合された接合部を示す断面図である。図3は、ボンディングツールにより超音波接合された接合部を示す上面図である。
図1に示すように、絶縁基板2の金属パターン2aに電極端子1を設けて、電極端子1が、ボンディングツール3により絶縁基板2の方向に向かって押し当てられている。また図1に示すように、電極端子1の先端からL字形状している屈曲部への方向をX軸とし、絶縁基板2の金属パターン2aから電極端子1の方向をZ軸としている。
As shown in FIG. 1, an
ボンディングツール3から、数十~数百Nの荷重が与えられることにより、電極端子1は、絶縁基板2の金属パターン2aに向かって押し込まれる。そして、ボンディングツール3は、上記荷重を与えながら、水平方向(図1のX軸方向)に数十KHzにて超音波振動し、電極端子1と金属パターン2aの界面が接合される。図3に示すように、接合部4の全体サイズは、例えば、5mm×5mmである。なお、超音波振動の方向は、1方向に限定せず、2方向であってもよい。
A load of several tens to several hundred N is applied from the bonding tool 3 , and the
また、上記荷重は、接合部4の構成を考慮した値である。つまり電極端子1の厚さ及び材料に加えて、金属パターン2a、絶縁板2b及び金属パターン2cの厚さ及び材料により、荷重が設定される。特に、絶縁性を確保する必要性があるため、絶縁板2bに亀裂が入らないよう荷重を設定する必要がある。
Moreover, the above load is a value that takes into account the structure of the
電極端子1は、一方の先端側に平坦形状を有しており、電極端子1の平坦形状に対し、ボンディングツール3が荷重を与えながら超音波振動し、電極端子1と金属パターン2aとが接合される。電極端子1は、屈曲しており、電極端子1の他方の先端は、図示しない外部に電気的に接続される。電極端子1の厚さは、0.4~1.2mmであり、電極端子1の材料は、Cuを主成分とした導電性の金属材料である。例えば、Al、Cu/インバー/Cuなどの複合材料を用いてもよく、またCuMoなどの合金を用いてもよい。
The
絶縁基板2は、金属パターン2aと金属パターン2cによって絶縁板2bを挟んだ構成となっている。絶縁板2bの厚さは、0.2~1mmであり、絶縁性を有したセラミックから構成されている。セラミックは、Si3N4、Al2O3、またはAlNのいずれかである。金属パターン2a及び金属パターン2cの材料は、Cuを主成分とした導電性の金属材料である。金属パターン2aの厚さは、金属パターン2cの厚さより大きいのが好ましい。例えば、金属パターン2aの厚さは0.8mm、金属パターン2cの厚さは0.7mmである。
The
ボンディングツール3は、例えば、超硬合金材にて形成されている。ボンディングツール3の全体は、棒形状しており、ボンディングツール3の一端に先端部があり、電極端子1の形状、サイズ及び厚さに加えて、必要な接合面積及び接合強度が得られるよう、対応している。ボンディングツール3は、図示しない超音波接合装置内に取り付け、超音波振動する。また必要な接合面積に応じて、ボンディングツール3を随時交換することができる。
The bonding tool 3 is made of cemented carbide, for example. The bonding tool 3 has a bar shape as a whole and has a tip at one end. In addition to the shape, size and thickness of the
図1に示すように、電極端子1の接合箇所に接し押し込むボンディングツール3の先端部は、接合箇所の接合面に平行な第1平坦部3bを先端に有する複数の凸部3aを有した形状となっている。また、互いに隣接する凸部3aの間に設けられ、接合箇所の接合面に平行な第2平坦部が形成されている。X軸及びY軸方向における凸部3aの第1平坦部3bの幅は、第2平坦部3cの幅より大きい。例えば、凸部3aの第1平坦部3bの幅は、0.15mmであり、第2平坦部3cの幅は、0.1mmである。
As shown in FIG. 1, the tip of the bonding tool 3 that is pushed into contact with the joint of the
また、ボンディングツール3の凸部3aは、凸部3aの第1平坦部3bに向かってテーパ状になっている。ボンディングツール3が、電極端子1に対し金属パターン2aの方向に向かって大きな荷重を与え押し込みながら、電極端子1に隙間なく入り込み、超音波接合しているので、超音波接合後、ボンディングツール3の凸部3aが接合部4から上昇(Z軸方向)して離れやすくしている。
Further, the
このように、図1に示すように、第1平坦部3bを先端に有した凸部3aを備えたボンディングツール3が、電極端子1に対し金属パターン2aの方向に向かって大きな荷重を与え押し込みながら、電極端子1に隙間なく入り込むことにより、超音波振動のエネルギーを無駄なくより効率的に接合部4に伝えることができる。これにより、図2及び図3に示すように、十分な接合面積を確保することができるため、十分な接合強度を有し、高信頼性の接合部4を得ることができる。図3は、図2のZ軸方向からみた接合部4の上面図であり、接合箇所の接合面に平行な平面方向にX軸及びY軸がある。
In this way, as shown in FIG. 1, the bonding tool 3 having the
超音波接合しているときに、電極端子1に金属屑が発生しても、ボンディングツール3の先端部に凸部3aを有した先端が、荷重を与えながら電極端子1に隙間なく押し込んでいるため、超音波振動しているボンディングツール3の凸部3aを有した先端により、金属屑は切断され電極端子1から切り離される。これにより、切断された金属屑は、次工程のエアーブローにて、容易に除去されるため、金属屑が電極端子1に接続され、隣接する電極端子1にショートするという不具合が生じることはない。
Even if metal chips are generated on the
また、超音波接合完了後、金属屑を個々に除去する人手作業が不要となるため、生産性が大幅に向上するとともに、製造コストを低減することができる。 In addition, since there is no need for manual work to individually remove metal scraps after ultrasonic bonding is completed, productivity can be greatly improved and manufacturing costs can be reduced.
次に、電力半導体装置の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing a power semiconductor device will be described.
図4に、電力半導体装置の製造方法に関するフローチャートを示す。 FIG. 4 shows a flowchart relating to the method of manufacturing a power semiconductor device.
はじめに、先端部に接合箇所の接合面に平行な第1平坦部3bを先端に有する複数の凸部3aと、互いに隣接する凸部3aの間に設けられ、接合面に平行な第2平坦部3cを有し、第1平坦部3bの幅は、第2平坦部3cの幅より大きいボンディングツール3を準備し、超音波接合装置内(図示省略)の所定の位置に取り付け、半導体素子を搭載した絶縁基板2と治具等(図示省略)により絶縁基板2の金属パターン2aに接するように保持された電極端子1を有した半完品を超音波接合装置内(図示省略)に載置する(S101)。
電極端子1の接合箇所に接する先端の面積が異なった様々なボンディングツール3の中から、電力半導体装置の機種に適したボンディングツール3を選ぶ。ボンディングツール3の先端が汚れている場合は、洗浄する、もしくは交換する。また、ボンディングツール3が変形している場合は、交換する。
First, a plurality of
A bonding tool 3 suitable for the model of the power semiconductor device is selected from among various bonding tools 3 having different tip areas in contact with the bonding portion of the
図1に示すように、絶縁基板2の金属パターン2aに対し、治具等(図示省略)にて固定され保持された電極端子1が、超音波接合装置内のステージ上(図示省略)に移動し、ボンディングツール3が電極端子1に向かって下降し(Z軸方向)、電極端子1に対し金属パターン2aの方向に向かって荷重を与え押し込みながら、水平方向(X方向)に超音波振動し、接合が行われる(S102)。
As shown in FIG. 1, an
超音波接合するときに発生し、飛散した金属屑をエアーブローにて除去する(S103)。エアーブローは、超音波接合装置内(図示省略)に取り付けられていてもよい。なお、エアーブローでなく、集塵機で吸い込んでも構わないが、エアーブローしながら同時に集塵機で金属屑を吸い込むのが好ましい。電極端子1に発生した金属屑は、電極端子1に隙間なく押し込まれ、超音波振動しているボンディングツール3にて切断されるため、容易に金属屑を除去することができる。
Scattered metal chips generated during ultrasonic bonding are removed by air blow (S103). The air blower may be installed inside the ultrasonic bonding device (not shown). A dust collector may be used instead of the air blow, but it is preferable to suck the metal chips with the dust collector while blowing the air. Metal chips generated on the
図2及び図3に示すように、絶縁基板2の金属パターン2aに対し電極端子1が接合されていることを外観検査にて確認し(S104)、超音波接合工程は終了となる。なお接合部4は、電極端子1に対し複数箇所あってもよく、接合強度及び通電面積を確保することができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, it is confirmed by visual inspection that the
このように、超音波接合装置内(図示省略)に、先端部に接合箇所の接合面に平行な第1平坦部を有する複数の凸部3aと、互いに隣接する凸部3aの間に設けられ、接合面に平行な第2平坦部を有し、第1平坦部の幅は、第2平坦部の幅より大きいボンディングツール3を超音波接合装置内(図示省略)に取り付け、半導体素子を搭載した絶縁基板2と治具等(図示省略)により絶縁基板2の金属パターン2aに接するように保持された電極端子1を超音波接合装置内(図示省略)に載置するボンディングツール及び半完品の準備工程と、ボンディングツール3の先端が電極端子1の接合箇所に荷重を与え押し込みながら、超音波接合する超音波接合工程と、超音波接合工程にて発生した金属屑を除去するエアーブロー工程と、接合箇所及びその周辺の外観を検査する外観検査工程とがある。
In this manner, in an ultrasonic bonding apparatus (not shown), a plurality of
先端部に接合箇所の接合面に平行な第1平坦部を有する複数の凸部3aと、互いに隣接する凸部3aの間に設けられ、接合面に平行な第2平坦部を有し、第1平坦部の幅は、第2平坦部の幅より大きい凸部3aを有したボンディングツール3が、電極端子1に対し金属パターン2aの方向に向かって荷重を与え押し込みながら、超音波振動することにより、絶縁基板2の金属パターン2aと電極端子1が接合される。超音波接合しているときに、電極端子1に金属屑が発生しても、ボンディングツール3の先端は、電極端子1に隙間なく入り込んでいるため、超音波振動しているボンディングツール3の先端部に設けられた凸部3aにより、切断され電極端子1から切り離される。従って、金属屑をエアーブローにて容易に除去することができる。
A plurality of
なお、超音波接合完了後、電極端子1の一部、絶縁基板2の周囲をケース(図示省略)にて囲い、シリコーンゲル(図示省略)もしくはエポキシ樹脂(図示省略)により封止され、電力半導体装置(図示省略)としてパッケージ化されている。
After the ultrasonic bonding is completed, a part of the
次に、電力半導体装置について説明する。 Next, the power semiconductor device will be explained.
図示を省略しているが、絶縁基板2の金属パターン2aには半導体素子(図示省略)が少なくとも1つ以上搭載されており、電極端子1及び金属ワイヤ(図示省略)により回路が形成されている。半導体素子は、Siから構成され、電力を制御するいわゆる電力半導体素子である。例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、FWD(Free Wheeling Diode)である。半導体素子の一辺は、3mm~13mmである。なおSiに限らず、SiCもしくはGaNといったワイドバンドギャップ半導体の素子でもかまわない。
Although not shown, at least one semiconductor element (not shown) is mounted on the
先端部に接合箇所の接合面に平行な第1平坦部を有する複数の凸部3aと、互いに隣接する凸部3aの間に設けられ、接合面に平行な第2平坦部を有し、第1平坦部の幅は、第2平坦部の幅より大きいボンディングツール3は、電極端子1に対し金属パターン2aの方向に向かって荷重を与え押し込むため、電極端子1の接合部4は、ボンディングツール3の先端部の凸部3aの形状が反映される。つまり図2及び図3に示すように、電極端子1の接合部4の表面は、凹部4aを有した形状となる。接合箇所の接合面と平行な第3平坦部4bを底部に有する複数の凹部4aと、互いに隣接する凹部4aの間に第3平坦部4bより幅が小さい第4平坦部4cとを有している。1つの凹部4aにおける接合面積は、例えば、0.5mm×0.5mmである。また、接合部4における第4平坦部4cの最大高さ(Z軸方向)は、ボンディングツール3の先端により押し込まれるため、接合前の電極端子1の厚さに対し3/4程になる。
A plurality of
このように、第3平坦部4bを有した複数の凹部4aが形成され、十分な接合面積を確保することができるため、十分な接合強度を得ることができる。従って、高信頼性の接合部4を有した電力半導体装置を得ることができる。
In this way, a plurality of
実施の形態1では、ボンディングツール3の先端部に複数の凸部3aを有している。凸部3aは、接合箇所の接合面に平行な第1平坦部3bを先端に有し、互いに隣接する凸部3aの間に設けられ、接合面に平行な第2平坦部3cを備えており、X軸及びY軸方向における第1平坦部3bの幅は、第2平坦部3cの幅より大きい。ボンディングツール3の先端が、電極端子1に対し金属パターン2aの方向に向かって荷重を与え押し込みながら、超音波振動することにより、電極端子1と絶縁基板2の金属パターン2aとが接合される。以上のような構成としたことにより、超音波接合しているときに金属屑が発生しても、ボンディングツール3の先端は、電極端子1に隙間なく押し込まれているため、超音波振動しているボンディングツール3の先端にて、金属屑は切断され電極端子1から切り離される。これにより、金属屑を個々に除去する人手作業を不要とし、エアーブローにより容易に金属屑を除去することができ、生産性向上及び製造コスト低減という効果を得ることができる。
In
また、ボンディングツール3の先端部には、第1平坦部3bを有した複数の凸部3aが形成されているので、接合部4において十分な接合面積を確保できる。従って、十分な接合強度を有した、高信頼性の接合部4を有した電力半導体装置を得ることができる。
Moreover, since a plurality of
なお、絶縁基板2は、セラミックを用いた基板に限定されることなく、例えば、樹脂により絶縁された基板であってもよい。またCu板であってもよい。
Note that the insulating
また、はんだ等の接合材を介さず、金属パターン2aに電極端子1が直接接合されるので、高温対応可能な高信頼性、高寿命の接合部4を得ることができる。このため、半導体素子として、高温対応可能なSiCもしくはGaNといったワイドバンドギャップ半導体の素子を搭載したとき、その効果は顕著となる。
Moreover, since the
また、図示は省略するが、絶縁基板2の金属パターン2cに冷却器が取り付けられてもよい。冷却器は、例えば、金属板、フィン付き金属板または水冷器である。これにより、半導体素子(図示省略)の発熱を効率よく放熱できるため、半導体素子(図示省略)は所望の動作をすることができる。
Although not shown, a cooler may be attached to the
実施の形態2.
図5は、実施の形態2にかかるボンディングツール3により超音波接合する構成を示す断面図である。なお本実施の形態におけるボンディングツール、電力半導体装置の製造方法及び電力半導体装置は、多くの構成が実施の形態1と共通する。このため、実施の形態1と異なる点について説明するとともに、同一または対応する構成については同じ符号を付けて示し、その説明を省略する。実施の形態1とは、図5に示すように、ボンディングツール3において先端部の両端に一対の溝5を設けた構成が相違している。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration for ultrasonic bonding using the bonding tool 3 according to the second embodiment. The bonding tool, the method for manufacturing a power semiconductor device, and the power semiconductor device according to the present embodiment have many configurations in common with those of the first embodiment. Therefore, the points different from the first embodiment will be described, and the same or corresponding configurations will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 5, the configuration of the bonding tool 3 differs from the first embodiment in that a pair of
図5は、図1のX軸方向からみた図である。図5に示すように、ボンディングツール3の先端部には、接合箇所の接合面に平行な第1平坦部3bを先端に有する複数の凸部3aと、互いに隣接する凸部3aの間に設けられ、接合面に平行な第2平坦部3cが形成されており、その先端部の両端に、超音波接合するときに発生する金属屑を引っ掛け易くなるように、Z軸方向に対し第2平坦部3cより数mm程度の深さ(Z軸方向)を有した一対の溝5が設けられている。これにより、ボンディングツール3の先端は、電極端子1に隙間なく押し込んでいるため、超音波接合するときに発生する金属屑が、ボンディングツール3の先端にて切断され電極端子1から切り離された後、ボンディングツール3における先端部の両端に設けられた一対の溝5が金属屑を収集し、周囲に飛散することなく、金属屑が保持される。
FIG. 5 is a diagram seen from the X-axis direction of FIG. As shown in FIG. 5, at the tip of the bonding tool 3, a plurality of
このように、超音波接合するときに発生し、ボンディングツール3の先端にて切断され電極端子1から切り離された金属屑が、電力半導体装置内への飛散を抑制することができる。これは、電鉄、産業、自動車用途といった、パッケージサイズの大きな電力半導体装置に対し、その効果は顕著となる。
In this way, it is possible to suppress scattering of metal scraps generated during ultrasonic bonding and cut by the tip of the bonding tool 3 and separated from the
また、ボンディングツール3の先端部の両端に設けられた一対の溝5に保持された金属屑に対し、超音波接合完了後、エアーブローすることにより、容易に除去することができる。なお、ボンディングツール3を接合部4から離れた待機位置に移動させ、ボンディングツール3を超音波振動させながら、エアーブローにて除去してもよい。こうすることにより、さらに金属屑を容易に除去することができる。
Also, the metal chips held in the pair of
実施の形態2においても、ボンディングツール3の先端部には、接合箇所の接合面に平行な第1平坦部3bを有する複数の凸部3aと、互いに隣接する凸部3aの間に設けられ、接合面に平行な第2平坦部3cを有し、X軸及びY軸方向における第1平坦部3bの幅は、第2平坦部3cの幅より大きい。さらにボンディングツール3における先端部の両端には、第2平坦部3cより深い一対の溝5が設けられている。ボンディングツール3は、電極端子1に対し金属パターン2aの方向に向かって荷重を与え押し込みながら、超音波振動することにより、電極端子1と絶縁基板2の金属パターン2aが接合される。以上のような構成としたことにより、超音波接合するときに金属屑が発生しても、ボンディングツール3の先端は、電極端子1に隙間なく押し込まれているため、超音波振動しているボンディングツール3の先端にて、金属屑は切断され電極端子1から切り離される。切断された金属屑は、ボンディングツール3において先端部の両端に設けられた一対の溝5に収集され保持される。これにより、実施の形態1同様に、金属屑を個々に除去する人手作業を不要とし、エアーブローにより容易に金属屑を除去することができ、生産性向上及び製造コスト低減という効果を得ることができる。
Also in the second embodiment, the tip of the bonding tool 3 is provided between a plurality of
また、ボンディングツール3における先端部の両端に設けられた一対の溝5により、超音波接合しているときに、ボンディングツール3にて切断された金属屑が引っ掛けられ、周囲への飛散を抑制することができる。
In addition, a pair of
また、ボンディングツール3の先端部には、第1平坦部3bを有した複数の凸部3aが形成されているので、接合部4において十分な接合面積を確保できる。従って、十分な接合強度を有した、高信頼性の接合部4を得ることができる。
Moreover, since a plurality of
なお、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In addition, it is possible to freely combine each embodiment, and to modify or omit each embodiment as appropriate.
1 電極端子
2 絶縁基板
2a 金属パターン
3 ボンディングツール
3a 凸部
3b 第1平坦部
3c 第2平坦部
4a 凹部
4b 第3平坦部
4c 第4平坦部
5 溝
Claims (3)
互いに隣接する前記凸部の間に設けられ、前記接合面に平行な第2平坦部と、
を備え、
前記第1平坦部の幅は、前記第2平坦部の幅より大きく、
前記先端部の両端に、複数の前記凸部を挟んで一対の溝が設けられ、
断面視において前記一対の溝の外側に、前記第1平坦部に対して前記第2平坦部よりも低い突出部が設けられている、ボンディングツール。 a plurality of protrusions provided at the tip portion in contact with the joint and having at the tip a first flat portion parallel to the joint surface of the joint;
a second flat portion provided between the convex portions adjacent to each other and parallel to the joint surface;
with
The width of the first flat portion is larger than the width of the second flat portion,
A pair of grooves are provided on both ends of the tip portion with the plurality of protrusions sandwiched therebetween,
A bonding tool , wherein a protrusion lower than the second flat portion with respect to the first flat portion is provided outside the pair of grooves in a cross-sectional view.
前記ボンディングツールの先端が接合箇所に移動し、前記接合箇所に荷重を与え押し込みながら、超音波振動し、前記電極端子と前記金属パターンとを接合する超音波接合工程と、
前記超音波接合工程にて発生した金属屑を除去するエアーブロー工程と、
前記接合箇所及びその周辺の外観を検査する外観検査工程と、
を備え、
前記ボンディングツールは、先端部に前記接合箇所の接合面に平行な第1平坦部を有する複数の凸部と、互いに隣接する前記凸部の間に設けられ、前記接合面に平行な第2平坦部を有し、前記第1平坦部の幅は、前記第2平坦部の幅より大きく、
前記先端部の両端に、複数の前記凸部を挟んで一対の溝が設けられ、
断面視において前記一対の溝の外側に、前記第1平坦部に対して前記第2平坦部よりも低い突出部が設けられている、電力半導体装置の製造方法。 A step of preparing a bonding tool and a semi-finished product in which a bonding tool is installed in an ultrasonic bonding apparatus, and an insulating substrate on which a semiconductor element is mounted and electrode terminals held so as to be in contact with the metal pattern of the insulating substrate are placed;
an ultrasonic bonding step in which the tip of the bonding tool moves to a bonding location, applies a load to the bonding location and pushes it in, and ultrasonically vibrates to bond the electrode terminal and the metal pattern;
An air blowing step for removing metal scraps generated in the ultrasonic bonding step;
an appearance inspection step of inspecting the appearance of the joint and its surroundings;
with
The bonding tool includes a plurality of convex portions having a first flat portion parallel to the bonding surface of the bonding portion at the tip portion, and a second flat portion provided between the adjacent convex portions and parallel to the bonding surface. a portion, wherein the width of the first flat portion is greater than the width of the second flat portion;
A pair of grooves are provided on both ends of the tip portion with the plurality of protrusions sandwiched therebetween,
A method of manufacturing a power semiconductor device, wherein a protruding portion lower than the second flat portion with respect to the first flat portion is provided outside the pair of grooves in a cross-sectional view.
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