JPH0829307A - 半導体素子の接着強度測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接着部以外の部分に変形、破損等を生じさせ
ずに、接着部に測定荷重を加えることができるように
し、測定精度を向上させる。 【構成】 接着強度測定方法では、半導体素子７と、こ
の半導体素子７の縁部に接着されたリードフレーム９と
の接着部の強度を測定する半導体素子の接着強度測定方
法において、半導体素子７の面に対して直交方向から測
定子１５によって荷重を加え、接着部の強度を測定す
る。接着強度測定装置では、測定子１５と、被測定物
と、加熱装置とを同一直線上に配設し、半導体素子７全
体に加わる荷重を均等にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の接着強度
測定方法及びその装置に関し、特に、ＬＯＣ構造の半導
体装置に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体素子接着強度の測定装置に
おいては、リードフレームに実装された半導体素子を測
定装置に設置し、移動が生じないようにリードフレーム
を固定した状態で、半導体素子の側面に直接測定子を接
触させ、測定子を２次元動作、即ち、押す又は引く等の
平面移動させ、半導体素子とリードフレームの接着部に
剪断荷重を加え、接着部を強制的に剥離させることによ
りその強度を測定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
測定装置における測定方法では、測定子を被測定物であ
る半導体素子の側面に当接させた状態で、平面移動方向
の荷重を加え、半導体素子を強制的に剥離させていたた
め、細く薄いリードフレームに被測定物の半導体素子が
実装されている場合には、測定子が接触している部分の
半導体素子が砕けたり、リードフレームが変形してしま
う等の不具合が生じる虞れがあった。そして、これらの
不具合はいずれも半導体素子がリードフレームから剥離
する以前に発生することから、本来の測定箇所である接
着部の強度が測定不能となることが多かった。本発明は
上記状況に鑑みてなされたもので、接着部以外の部分に
変形、破損等を生じさせずに、接着部に測定荷重を加え
ることができる半導体素子の接着強度測定方法及びその
装置を提供し、測定精度の向上を図ることを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る半導体素子の接着強度測定方法は、平板
状の半導体素子とこの半導体素子の縁部に接着されるリ
ードフレームとの接着部の強度を測定する半導体素子の
接着強度測定方法おいて、被測定物となる半導体素子の
面に対して直交方向から測定子によって荷重を加え、接
着部の強度を測定することを特徴とするものである。接
着強度測定装置は、測定子と、被測定物と、被測定物を
所定の温度で加熱するための加熱装置とを同一直線上に
配設したことを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】半導体素子の接着強度測定方法では、被測定物
である半導体素子が、測定子によって半導体素子の面に
対して直交方向から荷重を受けることになり、半導体素
子とリードフレームが剥離される際に、接着部に応力が
生じるが、この応力が接着部以外の部分へ伝わることが
ない。接着強度測定装置では、測定子と、被測定物と、
加熱装置とが同一直線上に配設されることから、半導体
素子全体に加えられる荷重が均等となり、接着部分に荷
重が直接加わることになるとともに、強度測定時直前ま
での被測定物の加熱が容易に行えるようになる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明に係る半導体素子の接着強度測
定方法及びその装置の好適な実施例を図面を参照して詳
細に説明する。図１は本発明の第１実施例に係る接着強
度測定装置の概略構成図、図２は図１のＡ部詳細図であ
る。装置のベース１上には測定ステージ３が設けられ、
測定ステージ３の中央部は溝部５となっている。溝部５
は半導体素子７に合わせて形成され、半導体素子７が実
装されるリードフレーム９の両側を載置できるようにな
っている。測定ステージ３の上面側には押さえ治具１１
が設けられ、押さえ治具１１は測定ステージ３に対して
接近離反動することで、リードフレーム９を挟持可能と
なっている。従って、半導体素子７は、溝部５に配置さ
れ、リードフレーム９が測定ステージ３と押さえ治具１
１に挟持されることで確実に固定されるのである。

【０００７】ベース１に立設された柱体１３には測定子
１５が鉛直方向（半導体素子７に直交方向）に移動可能
に設けられ、測定子１５の先端は溝部５に配置された半
導体素子７に対して押圧可能に接近離反動される。柱体
１３と測定子１５との間には測定演算器１７が設けら
れ、測定演算器１７は測定子１５が半導体素子７を押圧
した際の荷重を演算できるようになっている。柱体１３
には測定演算器１７及び測定子１５を押圧可能となった
レバー１９が回動自在に取り付けられ、レバー１９は回
動操作により測定演算器１７及び測定子１５を介して半
導体素子７へ荷重を付加できるようになっている。な
お、図中２１は、接着強度測定時に剥離した半導体素子
７を回収する回収箱である。測定ステージ３、溝部５、
押さえ治具１１、測定子１５、測定演算器１７、レバー
１９を主な部材として、第１実施例に係る接着強度測定
装置２３が構成されている。

【０００８】このように構成された接着強度測定装置２
３の動作を説明する。先ず、被測定物である半導体素子
７の鉛直方向上方に配置されている測定子１５及び測定
演算器１７をレバー１９を用いて下方に移動させる。こ
れにより、半導体素子７の表面に測定子１５が接触し、
更に下方に測定子１５を移動させることにより、リード
フレーム９に対して接着状態にある半導体素子７は剥離
を起こし、下方へ落下して回収箱２１に収容される。こ
の際、剥離時近傍で最大となった反力が測定演算器１７
に記録され、その際の最大荷重が接着強度として測定さ
れる。その後、測定子１５の下方移動を停止させ、測定
子１５を元の位置まで戻すことにより、一連の測定動作
が終了する。上述の動作において、測定子１５が半導体
素子７に接触し、更に剥離される際に接着部に応力が生
じるが、この応力は、リードフレーム９がズレないよう
に押さえ治具１１と測定ステージ３の間に挟み込まれる
ことにより、接着部以外のリードフレーム９部分へ伝わ
ることがない。

【０００９】第１実施例に係る接着強度測定装置２３に
よれば、被測定物の鉛直方向に測定子１５を設け、上方
より半導体素子全体に均等荷重を加えるようにしたの
で、接着部分に荷重が直接加わり、従来のような剥離が
起こる前のリードフレーム変形、測定子接触部分の局部
破損、測定子の外れ等による測定不良を防止することが
できる。この結果、強度測定時に発生していた純粋な剥
離状態以外のリードフレーム９の変形及び半導体素子７
の破損等の要因を除去することができ、測定精度を著し
く向上させることができる。

【００１０】次に第２実施例に係る接着強度測定装置を
説明する。図３は本発明の第２実施例に係る接着強度測
定装置の概略構成図である。なお、図１に示した部材と
同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略
する。ベース１には調節ネジ３１が鉛直方向に螺合さ
れ、調節ネジ３１は回転自在となっている。調節ネジ３
１には加熱装置３３が基部３３ａを貫通させることで摺
動自在に設けられ、加熱装置３３は測定ステージ３の下
面側から測定ステージ３に対して接近離反動自在となっ
ている。また、加熱装置３３とベース１との間にはスプ
リング３５が配設され、スプリング３５は加熱装置３３
を測定ステージ３側に付勢している。つまり、調節ネジ
３１を操作することにより、付勢状態にある加熱装置３
３は、測定ステージ３までの距離が調節可能となってい
るのである。

【００１１】加熱装置３３の上面には測定ステージ３の
溝部５に挿入される熱伝導部３７が設けられ、熱伝導部
３７は半導体素子７に合わせた大きさで且つ半導体素子
７の下面に均等に接触する一様な平面で形成されてい
る。加熱装置３３は、熱伝導部３７を介して半導体素子
７に熱を加えることで、半導体素子７とリードフレーム
９との接着部を所定の温度に加熱できるようになってい
る。測定ステージ３、溝部５、押さえ治具１１、測定子
１５、測定演算器１７、レバー１９、調節ネジ３１、加
熱装置３３、スプリング３５を主な部材又は部位とし
て、第２実施例に係る接着強度測定装置３９が構成され
ている。

【００１２】このように構成された接着強度測定装置３
９の動作を説明する。本実施例の接着強度測定装置３９
は、測定子１５による荷重付加に先立ち、加熱装置３３
の熱伝導部３７により半導体素子７を加熱し、接着部を
所定の温度にする。接着部が所定の温度に達した後、ス
プリング３５の付勢力に抗して加熱装置３３を下方、即
ち、半導体素子７から離反方向に下げる。この際の移動
手段としては、人手によるものの他、エアシリンダー等
を用いた自動機器によるものが考えられる。このように
して、加熱装置３３を下方に移動させることにより、半
導体素子７の下面側に空間を形成し、測定子１５による
荷重付加に備える。その後、上述の第１実施例と同様
に、レバー１９を操作することにより、測定子１５を降
下させ、接着部の測定が行われる。

【００１３】半導体装置では、リードフレーム９に対し
半導体素子７を実装した後の行程で、半導体素子７とリ
ードフレーム９を金属細線で電気的に接続することにな
るが、この際の工程は、２００°ｃ〜２５０°ｃの高温
環境下で行われるのが現状である。金属細線を用いて電
気的に接続を行う際、リードフレーム９と半導体素子７
の接着部に対し所定の機械的強度が要求されることは周
知の事実であり、また、一般的に、半導体素子７の接着
強度は、高温環境下において低下し、常温下の強度と比
較した場合に少なからず差が生じることが知られてい
る。上述の第２実施例に係る接着強度測定装置３９によ
れば、半導体素子７の下面に加熱装置３３を接近離反動
自在に設けたので、高温環境下における接着強度の測定
を極めて容易に行うことができるようになる。

【００１４】次に第３実施例に係る接着強度測定装置を
説明する。図４は本発明の第３実施例に係る接着強度測
定装置の概略構成図である。なお、図３に示した部材と
同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略
する。柱体１３に対して鉛直方向に移動自在に設けられ
た測定子１５と測定演算器１７には強制退避手段である
強制退避用シャフト４１が固設され、強制退避用シャフ
ト４１の先端は測定ステージ３に穿設された穴４３を貫
通して加熱装置３３の基部３３ａに当接可能となってい
る。強制退避用シャフト４１の全長は、測定子１５が半
導体素子７の表面に接触する直前に、基部３３ａに当接
して、加熱装置３３を下方に押し下げる長さとなってい
る。測定ステージ３、溝部５、押さえ治具１１、測定子
１５、測定演算器１７、レバー１９、調節ネジ３１、加
熱装置３３、スプリング３５、強制退避用シャフト４１
を主な部材又は部位として、第３実施例に係る接着強度
測定装置４５が構成されている。

【００１５】このように構成された接着強度測定装置４
５の動作を説明する。測定子１５及び測定演算器１７が
レバー１９の操作により下方へ移動されると、測定子１
５と半導体素子７が接触する直前に、強制退避用シャフ
ト４１の先端が加熱装置３３の基部３３ａに当接し、加
熱装置３３がスプリング３５の付勢力に抗して下方に押
し下げられ、半導体素子７の下面側に空間が形成され
る。その直後、測定子１５が半導体素子７に接触し、更
にレバー１９が操作されることにより、リードフレーム
９から半導体素子７が剥離可能な状態となる。

【００１６】上述の第３実施例に係る接着強度測定装置
４５によれば、加熱装置３３を接触子１５と半導体素子
７が接触する直前に強制的に退避させる強制退避用シャ
フト４１を設けたので、リードフレーム９と半導体素子
７の接着部を剥離動作を起こさせる寸前まで加熱するこ
とができる。これにより、加熱装置３３が離れてから測
定子１５が半導体素子７に接触するまでの、図５に示す
時間ｔを最小限、且つ一定にすることができる。また、
加えられた熱の降下Δｄも最小限にすることができるこ
とから、時間及び温度低下のバラツキが小さくなり、高
温環境下における強度測定の再現性を良好なものにする
ことができる。更に、本実施例では、強制退避用シャフ
ト４１を設けることのみにより加熱装置３３の退避が可
能となるため、機械的で且つ再現性良好な測定機構を安
価で実現させることが可能となる。

【００１７】次に、第４実施例に係る接着強度測定装置
を説明する。図６は本発明の第４実施例に係る接着強度
測定装置の測定子先端の拡大図、図７は測定子と半導体
素子の接触面を表す説明図である。なお、図１に示した
部材と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明
は省略する。この実施例では、測定子５１の先端面５１
ａが、図６に示すように、半導体素子７に対し平行とな
る平坦面で形成され、且つ、測定子５１が半導体素子７
に接触する際、図７に示すように、接触面５３が半導体
素子７の中心に対して上下左右対称となって同時に接触
するような形状に形成されている。このように構成され
る接着強度測定装置５５によれば、測定子５１の先端面
５１ａが半導体素子７の表面と平行な平坦面であるの
で、半導体素子７に加わる荷重をリードフレーム９と半
導体素子７の接着部５７に対し均等にすることができ、
接着箇所を同時に剥離することができる。この結果、強
度測定をする際の測定のバラツキを低減させることがで
きる。

【００１８】次に、第５実施例に係る接着強度測定装置
を説明する。図８は本発明の第５実施例に係る接着強度
測定装置の測定子先端の拡大図、図９は測定子と半導体
素子の接触面を表す説明図、図１０は強度と荷重との関
係を表した説明図である。なお、図１に示した部材と同
一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。この実施例では、測定子６１の先端部６１ａが、図
８に示すように、半導体素子７の表面に対し、一端又は
一部分が凸状に尖った形状で形成されている。従って、
図９に示すように、半導体素子７の接触面６３は偏った
位置に形成されることになり、局部的に荷重を加えるこ
とが可能となる。また、図１０に示すように、Ｆ₀ にお
ける強度のピークを測定することにより、特定の接着部
分６５についての接着強度が測定可能となっている。こ
のように構成される接着強度測定装置６７によれば、測
定子６１の先端部６１ａを尖らせて形成したので、特定
の接着部分６５に集中的に応力を加えることができ、特
定箇所の接着強度の測定が可能となる。この結果、ＬＯ
Ｃ構造等の半導体装置において、傾斜した被測定物の測
定を行う場合に有効であるとともに、部分的に接着強度
を測定する際、被測定物を破壊又はリードフレーム９を
切断せずに測定することができる。

【００１９】なお、上述の実施例では、ＬＯＣ構造の半
導体装置を例に説明したが、本発明の接着強度測定方法
及びその装置は、ＴＡＢ方式の半導体装置にも適用可能
なものである。

【００２０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る半導体素子の接着強度測定方法によれば、被測定物と
なる半導体素子の面に対して直交方向から測定子によっ
て荷重が加えられるので、半導体素子とリードフレーム
が剥離される際の応力が接着部以外の部分へ伝わること
がなく、接着部以外の部分に変形、破損等が生じず、測
定精度を向上させることができる。接着強度測定装置に
よれば、測定子と、被測定物と、加熱装置とを同一直線
上に配設したので、半導体素子全体に加えられる荷重が
均等となり、接着部分に荷重が直接加わることになると
ともに、強度測定時直前までの被測定物の加熱が容易に
行え、高温環境下における強度測定を容易にしかも高精
度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る接着強度測定装置の
概略構成図である。

【図２】図１のＡ部詳細図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る接着強度測定装置の
概略構成図である。

【図４】本発明の第３実施例に係る接着強度測定装置の
概略構成図である。

【図５】加熱装置における加熱温度と加熱時間の関係を
表す説明図である。

【図６】本発明の第４実施例に係る接着強度測定装置の
測定子先端の拡大図である。

【図７】測定子と半導体素子の接触面を表す説明図であ
る。

【図８】本発明の第５実施例に係る接着強度測定装置の
測定子先端の拡大図である。

【図９】測定子と半導体素子の接触面を表す説明図であ
る。

【図１０】半導体素子と測定子における強度と荷重との
関係を表す説明図である。

【符号の説明】

７ 半導体素子 ９ リードフレーム １５、５１、６１ 測定子 ２３、３９、４５、５５、６７ 接着強度測定装置 ３３ 加熱装置 ４１ 強制退避手段 ５１ａ 先端面 ６１ａ 測定子の先端

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉池 一明 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 新井 健太郎 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の半導体素子と該半導体素子の縁
   部に接着されるリードフレームとの接着部の強度を測定
   する半導体素子の接着強度測定方法において、 被測定物となる前記半導体素子の面に対して直交方向か
   ら測定子によって荷重を加え、前記接着部の強度を測定
   することを特徴とする半導体素子の接着強度測定方法。
2. 【請求項２】 前記接着部の強度測定の際、被測定物を
   所定の温度で加熱することを特徴とする請求項１記載の
   半導体素子の接着強度測定方法。
3. 【請求項３】 前記測定子と、前記被測定物と、前記被
   測定物を所定の温度で加熱するための加熱装置とを同一
   直線上に配設したことを特徴とする半導体素子の接着強
   度測定装置。
4. 【請求項４】 被測定物の上面から測定子を接触させる
   直前に、被測定物の下面に配置されている加熱装置に当
   接し、前記加熱装置を強制的に被測定物の下面から離反
   方向に移動させる強制退避手段を設けたことを特徴とす
   る請求項３記載の半導体素子の接着強度測定装置。
5. 【請求項５】 測定子の先端面を被測定物の接触面と平
   行な平坦面に形成したことを特徴とする請求項３又は４
   記載の半導体素子の接着強度測定装置。
6. 【請求項６】 被測定物と接触する測定子の先端形状を
   凸状に尖らせたことを特徴とする請求項３又は４記載の
   半導体素子の接着強度測定装置。