JPH11330134A - ワイヤボンディング方法およびその装置並びに半導体装置 - Google Patents

ワイヤボンディング方法およびその装置並びに半導体装置

Info

Publication number
JPH11330134A
JPH11330134A JP10128586A JP12858698A JPH11330134A JP H11330134 A JPH11330134 A JP H11330134A JP 10128586 A JP10128586 A JP 10128586A JP 12858698 A JP12858698 A JP 12858698A JP H11330134 A JPH11330134 A JP H11330134A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
bonding
bus bar
bonded
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10128586A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriaki Yamamoto
典明 山本
Koki Taneda
幸記 種田
Hirohisa Yamamura
博久 山村
Akio Yasukawa
彰夫 保川
Atsushi Suzuki
敦 鈴木
Tatsuya Shigemura
達也 茂村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP10128586A priority Critical patent/JPH11330134A/ja
Priority to US09/305,448 priority patent/US6271601B1/en
Publication of JPH11330134A publication Critical patent/JPH11330134A/ja
Priority to US09/911,797 priority patent/US20010042925A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/06—Wiring by machine
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/01—Manufacture or treatment
    • H10W72/015—Manufacture or treatment of bond wires
    • H10W72/01551—Changing the shapes of bond wires
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/0711—Apparatus therefor
    • H10W72/07141—Means for applying energy, e.g. ovens or lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/0711—Apparatus therefor
    • H10W72/07168—Means for storing or moving the material for the connector
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
    • H10W72/07502—Connecting or disconnecting of bond wires using an auxiliary member
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
    • H10W72/07521—Aligning
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
    • H10W72/07531—Techniques
    • H10W72/07532—Compression bonding, e.g. thermocompression bonding
    • H10W72/07533—Ultrasonic bonding, e.g. thermosonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/531—Shapes of wire connectors
    • H10W72/5363—Shapes of wire connectors the connected ends being wedge-shaped
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/541—Dispositions of bond wires
    • H10W72/5445—Dispositions of bond wires being orthogonal to a side surface of the chip, e.g. parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/541—Dispositions of bond wires
    • H10W72/547—Dispositions of multiple bond wires
    • H10W72/5475—Dispositions of multiple bond wires multiple bond wires connected to common bond pads at both ends of the wires
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/551—Materials of bond wires
    • H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/551—Materials of bond wires
    • H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
    • H10W72/5522—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/551—Materials of bond wires
    • H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
    • H10W72/5524—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising aluminium [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/59—Bond pads specially adapted therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
    • H10W72/874—On different surfaces
    • H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/731—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors
    • H10W90/734—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/754—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】大電流を高速スイッチングする半導体装置等に
おいて、耐環境の点からも、過酷なヒートサイクル、パ
ワーサイクルに耐え、高寿命のワイヤの接合を実現でき
るようにしたワイヤボンディング方法およびその装置並
びに電力用等の半導体装置を提供することにある。 【解決手段】本発明は、ワイヤの供給側において線径が
１００〜６００μｍであるワイヤの接合部分を薄肉状に
塑性変形させる成形工程と、該成形工程で薄肉状に塑性
変形させた接合部分を送り出して被接合面に対して位置
決めし、該位置決めされた接合部分を被接合面に超音波
ワイヤボンダにより押圧、振動印加して接合させる接合
工程とを有することを特徴とするワイヤボンディング方
法およびその装置並びに電力用等の半導体装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の製造過
程において、ワイヤを用いて電気的に接続するワイヤボ
ンディング方法およびその装置に関し、特に、自動車機
器制御装置及び、電気自動車駆動制御装置、車載用他一
般のモータ制御装置等に用いられる大電流を高速スイッ
チングする半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の電子部品製造工程におい
て、電子部品本体から外部の電極に電気的接続をする方
法として、ワイヤボンディング方法が用いられている。
ここでは、ワイヤボンディングを行うワイヤボンダの一
般的な従来例を図１３に基づいて説明する。このワイヤ
ボンダは、ワイヤ１０１を、ボビンからホーン１１０に
設けた貫通孔１１５を通して供給すると共に、そのワイ
ヤをワイヤ押圧部１１２の溝に配置しており、ホーンの
先端部に固定したボンディングツール１１１に超音波振
動を印加し、ボンディング対象となる半導体チップ１０
２の電極にワイヤ１０１を押圧してボンディングを行
い、次に、ワイヤ１０１を繰り出しながら、対応する外
部の電極１０４に同様のボンディングを行っている。こ
のとき、ボンディングツール１１１の前側にワイヤ押圧
部１１２が位置し、後側には、ワイヤの繰り出し時に、
ガイド及び把持を行うワイヤクランプ１２０が配置され
ている。そして、ボンディングツール１１１、またはワ
ーク１０１は、昇降機構並びに水平面内で移動するテー
ブルに支持されており、相対的に、上下の移動、並びに
水平に移動することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】自動車機器制御装置ま
たは電気自動車駆動制御装置等は、小形軽量化が要求さ
れている。そして、その駆動制御装置は、バッテリ等の
直流電源からモータを駆動する交流を得るために、大電
流を高速スイッチングする半導体装置が用いられてい
る。その大電力化、すなわち、電子部品の動作電流の増
大に対応して、半導体装置の電気的接続には、線径の太
いワイヤが用いられる。その場合、電気伝導度が優れた
金線は、太線化に伴い、高価となるため、金よりも安価
で軽量なアルミ線が用いられる。しかし、アルミニウム
は、金よりも電気伝導度が劣るため、金ワイヤよりも太
い線が必要となり、例えば、電力用半導体装置では、１
００〜６００μｍのワイヤが必要とされる。
【０００４】このような自動車機器制御装置または電気
自動車駆動制御装置等に用いられる半導体装置において
は、小形軽量化とともに、耐環境の点からも、過酷なヒ
ートサイクル、パワーサイクルに耐え、高寿命であるこ
とが要求されており、この要求を満足するための一つの
方策としては、ワイヤの接合強度の向上が必要である。
【０００５】しかしながら、ボンディング条件を最適化
して、円形断面であるワイヤを平面に押圧、振動印加す
るだけでは、接合面を広くすることに限界が生じ、接合
強度寿命向上に限界があった。即ち、従来のワイヤボン
ディング方法は、円形断面形状であるワイヤを平坦な接
合面に、加圧してワイヤを変形しながら接合するため、
その変形率が大きくなるにしたがって、接触面での摩擦
の影響が大きくなり、変形抵抗が増加することになる。
このように、従来技術では、この変形抵抗に対して、ワ
イヤの機械的強度を確保した条件で、ワイヤの変形率の
向上、すなわち、ワイヤ接合強度寿命を向上させるため
には、超音波出力、加圧力等を高める方法しかないが、
これらの量が過大となると、被接合面となる電子部品本
体、半導体チップ本体の破壊が生じてしまい、その結
果、接合面を広くすることに限界が生じ、接合強度寿命
向上に限界があった。
【０００６】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
大電流を高速スイッチングする半導体装置等において、
耐環境の点からも、過酷なヒートサイクル、パワーサイ
クルに耐え、高寿命のワイヤの接合を実現できるように
したワイヤボンディング方法およびその装置を提供する
ことにある。また、本発明の他の目的は、小形軽量化と
ともに、耐環境の点からも、過酷なヒートサイクル、パ
ワーサイクルに耐え得るように、ワイヤの接合強度の向
上をはかって高寿命を実現できるようにした電力用等の
半導体装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ワイヤの供給側においてワイヤの接合部
分を薄肉状に塑性変形させる成形工程と、該成形工程で
薄肉状に塑性変形させた接合部分を送り出して被接合面
に対して位置決めし、該位置決めされた接合部分を被接
合面に超音波ワイヤボンダにより押圧、振動印加して接
合させる接合工程とを有することを特徴とするワイヤボ
ンディング方法である。また、本発明は、ワイヤの供給
側において線径が１００〜６００μｍであるワイヤの接
合部分を薄肉状に塑性変形させる成形工程と、該成形工
程で薄肉状に塑性変形させた接合部分を送り出して被接
合面に対して位置決めし、該位置決めされた接合部分を
被接合面に超音波ワイヤボンダにより押圧、振動印加し
て接合させる接合工程とを有することを特徴とするワイ
ヤボンディング方法である。また、本発明は、ワイヤの
供給側において所望のワイヤループの長さに合わせて順
次ワイヤの接合部分を薄肉状に塑性変形させる成形工程
と、該成形工程で薄肉状に塑性変形させた接合部分を送
り出して被接合面に対して位置決めし、該位置決めされ
た接合部分を被接合面に超音波ワイヤボンダにより押
圧、振動印加して接合させる接合工程とを有することを
特徴とするワイヤボンディング方法である。
【０００８】また、本発明は、ワイヤの供給側において
所望のワイヤループの長さに合わせて順次線径が１００
〜６００μｍであるワイヤの接合部分を薄肉状に塑性変
形させる成形工程と、該成形工程で薄肉状に塑性変形さ
せた接合部分を送り出して被接合面に対して位置決め
し、該位置決めされた接合部分を被接合面に超音波ワイ
ヤボンダにより押圧、振動印加して接合させる接合工程
とを有することを特徴とするワイヤボンディング方法で
ある。また、本発明は、前記ワイヤボンディング方法に
おいて、ワイヤが、アルミニウム、またはアルミニウム
合金からなることを特徴とする。また、本発明は、前記
ワイヤボンディング方法の成形工程において、線径Ｄに
対する接合部分の断面幅Ｗの割合で表される変形率（Ｗ
／Ｄ）を２以上に薄肉状に塑性変形させることを特徴と
する。また、本発明は、前記ワイヤボンディング方法の
接合工程において、線径Ｄに対する接合部分の断面幅Ｗ
の割合で表される変形率（Ｗ／Ｄ）を２以上にして被接
合面に接合させることを特徴とする。また、本発明は、
前記ワイヤボンディング方法の接合工程において、線径
Ｄに対する接合部分の断面幅Ｗの割合で表される変形率
（Ｗ／Ｄ）を４〜６の範囲にして被接合面に接合させる
ことを特徴とする。
【０００９】また、本発明は、ワイヤの供給側において
ワイヤの接合部分を薄肉状に塑性変形させる成形手段
と、該成形手段で薄肉状に塑性変形させた接合部分を送
り出して被接合面に対して位置決めし、該位置決めされ
た接合部分を被接合面に超音波ワイヤボンダにより押
圧、振動印加して接合させる接合手段とを備えたことを
特徴とするワイヤボンディング装置である。また、本発
明は、ワイヤの供給側において線径が１００〜６００μ
ｍであるワイヤの接合部分を薄肉状に塑性変形させる成
形手段と、該成形手段で薄肉状に塑性変形させた接合部
分を送り出して被接合面に対して位置決めし、該位置決
めされた接合部分を被接合面に超音波ワイヤボンダによ
り押圧、振動印加して接合させる接合手段とを有するこ
とを特徴とするワイヤボンディング装置である。また、
本発明は、線径Ｄのワイヤにおける薄肉状に塑性変形さ
せた接合部分を、超音波ワイヤボンディングにより半導
体チップの被接合面に、前記線径Ｄに対する前記接合部
分の断面幅Ｗの割合で表される変形率（Ｗ／Ｄ）を２以
上にして接合させて構成することを特徴とする半導体装
置である。
【００１０】また、本発明は、線径Ｄのワイヤにおける
薄肉状に塑性変形させた接合部分を、超音波ワイヤボン
ディングにより半導体チップの被接合面に、前記線径Ｄ
に対する前記接合部分の断面幅Ｗの割合で表される変形
率（Ｗ／Ｄ）を４〜６の範囲にして接合させて構成する
ことを特徴とする半導体装置である。また、本発明は、
前記半導体装置において、ワイヤの線径Ｄが１００〜６
００μｍであることを特徴とする。また、本発明は、前
記半導体装置において、ワイヤが、アルミニウム、また
はアルミニウム合金からなることを特徴とする。
【００１１】また、本発明は、絶縁基板上に固定された
正極ブスバーおよび出力ブスバーと、該正極ブスバー上
に接合された第１のパワー素子および第２のダイオード
と、前記出力ブスバー上に接合された第２のパワー素子
および第１のダイオードと、前記絶縁基板上に絶縁物を
介して設置された負極ブスバーと、前記第１のパワー素
子のエミッタ電極と前記出力ブスバーとの間をワイヤに
よってボンディング接続し、前記第２のダイオードのカ
ソード電極と前記出力ブスバーとの間をワイヤによって
ボンディング接続し、前記第２のパワー素子のコレクタ
電極と前記負極ブスバーとの間をワイヤによってボンデ
ィング接続し、前記第１のダイオードのカソード電極と
前記負極ブスバーとの間をワイヤによってボンディング
接続して構成した電力用半導体装置であって、線径Ｄの
前記各ワイヤにおける薄肉状に塑性変形させた接合部分
を、超音波ワイヤボンディングにより第１および第２の
パワー素子並びに第１および第２のダイオードにおける
被接合面に、前記線径Ｄに対する前記接合部分の断面幅
Ｗの割合で表される変形率（Ｗ／Ｄ）を２以上にして接
合させて構成することを特徴とする。
【００１２】また、本発明は、絶縁基板上に固定された
正極ブスバーおよび出力ブスバーと、該正極ブスバー上
に接合された第１のパワー素子および第２のダイオード
と、前記出力ブスバー上に接合された第２のパワー素子
および第１のダイオードと、前記絶縁基板上に絶縁物を
介して設置された負極ブスバーと、前記第１のパワー素
子のエミッタ電極と前記出力ブスバーとの間をワイヤに
よってボンディング接続し、前記第２のダイオードのカ
ソード電極と前記出力ブスバーとの間をワイヤによって
ボンディング接続し、前記第２のパワー素子のコレクタ
電極と前記負極ブスバーとの間をワイヤによってボンデ
ィング接続し、前記第１のダイオードのカソード電極と
前記負極ブスバーとの間をワイヤによってボンディング
接続して構成した電力用半導体装置であって、線径Ｄの
前記各ワイヤにおける薄肉状に塑性変形させた接合部分
を、超音波ワイヤボンディングにより第１および第２の
パワー素子並びに第１および第２のダイオードにおける
被接合面に、前記線径Ｄに対する前記接合部分の断面幅
Ｗの割合で表される変形率（Ｗ／Ｄ）を４〜６の範囲に
して接合させて構成することを特徴とする。また、本発
明は、前記電力用半導体装置において、ワイヤの線径Ｄ
が１００〜６００μｍであることを特徴とする。また、
本発明は、前記電力用半導体装置において、ワイヤが、
アルミニウム、またはアルミニウム合金からなることを
特徴とする。
【００１３】以上説明したように、前記構成によれば、
ワイヤ接合時に過大な超音波出力、加圧力、印加時間を
与えることなく、被接合面とワイヤの接合面積を増加さ
せることができ、その結果、ワイヤの接合強度が高くし
て過酷なヒートサイクルやパワーサイクルに対しても、
寿命を向上した電子部品や半導体装置を実現することが
できる。また、前記構成によれば、予め、ワイヤを変形
することができるため、接合時において、超音波出力、
加圧力、印加時間を低減することができ、その結果、半
導体チップ等の電子部品の破損を防止し、信頼性の高い
電子部品や半導体装置を実現することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。図１は、特開平９−１０２
５７８号公報に示すように、本発明に係るバッテリ等の
直流電源からモータを駆動する交流を得るための大電流
を高速スイッチングするための半導体装置の一実施の形
態を示す平面図、図２は、図１のＸ−Ｘ矢視断面図であ
る。図３は、上記半導体装置の一実施の形態を示す平面
図である。
【００１５】即ち、窒化アルミ等から構成された絶縁基
板１０上には、枠状ケース１２が固定される。絶縁基板
１０の裏側には、放熱板９０が取り付けられる。正極ブ
スバー２０、出力ブスバー２２及び負極ブスバー２４
は、所定の電流を低損失で供給できる寸法を有し、銅ま
たは、アルミ等の電気伝導度の高い材質で形成される。
そして、正極ブスバー２０及び出力ブスバー２２は、窒
化アルミ等から構成された絶縁基板１０上に放熱性の良
いはんだ付け、または、銀ろう付け等で固定される。第
１のＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐ
ｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）チップ等のパワー素
子３０Ａ、３０Ｂ及び第２のダイオード４２Ａ、４２Ｂ
は正極ブスバー２０の上にはんだ接合されて固定され、
第２のＩＧＢＴチップ等のパワー素子３２Ａ、３２Ｂ及
び第１のダイオード４０Ａ、４０Ｂは出力ブスバー２２
の上にはんだ接合されて固定される。第１のパワー素子
３０Ａ、３０Ｂの各々のエミッタ電極と出力ブスバー２
２とはワイヤ５０Ａ１、５０Ａ２によりボンディング接
続され、第２のダイオード４２Ａ、４２Ｂの各々のカソ
ード電極と出力ブスバー２２とはワイヤ５０Ａ３、５０
Ａ４によりボンディング接続される。更に、負極ブスバ
ー２４は、柱状の絶縁物６０を介して第１のパワー素子
３０Ａ、３０Ｂ及び第２のダイオード４２Ａ、４２Ｂの
上方に正極ブスバー２０と平行に固定される。第２のパ
ワー素子３２Ａ、３２Ｂの各々のコレクタ電極と負極ブ
スバー２２とはワイヤ５０Ｂ１、５０Ｂ２によりボンデ
ィング接続され、第１のダイオード４０Ａ、４０Ｂの各
々のカソード電極と負極ブスバー２４とはワイヤ５０Ｂ
３、５０Ｂ４によりボンディング接続される。更に、絶
縁板１０の上には、はんだによりゲート抵抗７４Ａ、７
４Ｂを固定した端子台７０が取り付けられている。そし
て、ゲート抵抗７４Ａ、７４Ｂの各々は、第１のＩＧＢ
Ｔ等のパワー素子３０Ａ、３０Ｂの各々のベース電極
（Ｓｉ等の材料からなる）にワイヤ７８Ａ１、７８Ｂ１
の各々によりボンディング接続される。更に、絶縁板１
０の上には、はんだによりゲート抵抗７６Ａ、７６Ｂを
固定した端子台７２が取り付けられている。そして、ゲ
ート抵抗７６Ａ、７６Ｂの各々は、第２のＩＧＢＴ等の
パワー素子３２Ａ、３２Ｂの各々のベース電極にワイヤ
７８Ａ２、７８Ｂ２の各々によりボンディング接続され
る。
【００１６】従って、図３に示すように、第１のＩＧＢ
Ｔチップ等のパワー素子３０Ａ、３０Ｂと第１のダイオ
ード４０Ａ、４０Ｂとによって第１の直列回路を構成
し、第２のＩＧＢＴチップ等のパワー素子３２Ａ、３２
Ｂと第２のダイオード４２Ａ、４２Ｂとによって第２の
直列回路を構成している。そして、第１の直列回路と第
２の直列回路は、それぞれ、正極ブスバー２０と負極ブ
スバー２４に対して並列接続されると共に、第１の直列
回路のパワー素子３０Ａ、３０Ｂのエミッタとダイオー
ド４０Ａ、４０Ｂのアノードとの接続点および第２の直
列回路のダイオード４２Ａ、４２Ｂのカソードとパワー
素子３２Ａ、３２Ｂのコレクタとの接続点は、出力ブス
バー２２に共通接続されている。なお、ワイヤ５０Ａ１
〜５０Ａ４、５０Ｂ１〜５０Ｂ４、７８Ａ１、７８Ａ
２、７８Ｂ１、７８Ｂ２の各々は、ワイヤボンディング
によって設けられているので、１本で接続するには限界
があり、パワー素子若しくはダイオードから流れる電流
の大きさに応じて複数本使用される。以上説明したよう
に、直流電源からモータ等を駆動するための大電流を高
速スイッチングする半導体装置が構成される。
【００１７】ところで、ワイヤ５０Ａ１〜５０Ａ４、５
０Ｂ１〜５０Ｂ４、７８Ａ１、７８Ａ２、７８Ｂ１、７
８Ｂ２の材質は、大電流の場合、アルミニウム、また、
Ｓｉ、Ｎｉ等を含んだアルミ合金とすると良い。電気伝
導度を重視する場合においては、金、銅、あるいはそれ
らの合金等からなるワイヤを用いてもよい。そこで、上
記の半導体装置等においては、発熱密度の増大により、
ワイヤ接続部の剥がれ寿命に支配されるパワーサイクル
寿命を増大させる必要がある。パワーサイクルによるワ
イヤ接合部の破壊は、図４（ｂ）に示すように、ワイヤ
１０１（５０Ａ１〜５０Ａ４、５０Ｂ１〜５０Ｂ４、７
８Ａ１、７８Ａ２、７８Ｂ１、７８Ｂ２）を電極１０
２’にワイヤボンディング接続された接合部１００の周
辺からのき裂１０３の進展によって、接続寸法が減少す
ることにより生じる。そして、この接合部１００の寿命
Ｎは、き裂進展速度（パワーサイクル一回当りのき裂進
展量）ｄａ／ｄｎが、寿命のほとんどの期間でほぼ一定
とすれば、次に示す（数１）式の関係を有する。
【００１８】 Ｎ＝（ｂｏ−ｂｆ）／（ｄａ／ｄｎ）／２ （数１） ここに、ｂｏとｂｆは、図４（ｂ）に示すように接合部
１００の初期段階と最終段階とにおける幅である。ｄa
／ｄｎは、破壊力学の考え方によれば、次に（数２）式
で示されるように破壊力学パラメータΔＪによって支配
される。 ｄａ／ｄｎ＝Ｃ1・（（ΔＪ）のｍ乗） （数２） ここに、Ｃ1とｍは定数である。ΔＪは、接合部１００
のワイヤ１０１を膜としてモデル化すれば、次に（数
３）式で示されるように接合部におけるワイヤ厚さＨに
比例することになる。 ΔＪ＝（Δα・ΔＴ）2・Ｅ・Ｈ／（２−２ν） （数３） ここに、Δαはワイヤ１０１とチップ１０２（３０Ａ、
３０Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ、４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４
２Ｂ）との線膨張係数差、ΔＴは温度変化幅、Ｅはワイ
ヤ１０１のヤング率、νはワイヤ１０１のポアソン比で
ある。
【００１９】上記（数１）式から（数３）式の関係よ
り、ＨのＮへの影響を求めれば、次に示す（数４）式の
関係で表される。 Ｎ＝Ｃ2／（Ｈのｍ乗） （数４） ここに、Ｃ2は定数である。ここで、前述したようにワ
イヤ１０１として、純アルミニウムを用いた場合、ｍは
１．４程度となる。
【００２０】従って、接合部１００における接合強度寿
命Ｎを高くするためには、ワイヤ厚さＨを低減すればよ
いことになる。言い換えると、接合部１００における接
合強度寿命Ｎを高くするためには、電流容量の関係から
決まってくるワイヤ素線径Ｄに対する変形幅Ｗで表され
る変形率Ｗ／Ｄを増大すればよいことになる。特に、ワ
イヤ１０１として、純アルミニウムを用いた場合、金よ
りも電気伝導度が劣るため、金ワイヤよりも太い線が必
要となり、例えば、前述した電力用半導体装置では、Ｄ
＝１００〜６００μｍ程度のワイヤが必要とされる。
【００２１】次に、本発明に係るワイヤボンディング方
法およびその装置の実施の形態について図５〜図７を用
いて説明する。本発明に係るワイヤボンダは、図５に示
すように、ワイヤ押圧部１１２を有し、１００〜６００
μｍ程度の径を有するワイヤ１０１を被接合面に押圧、
振動印加するボンディングツール１１１を取り付けたホ
ーン１１０と、ボンディングツール１１１のワイヤ供給
側に位置するワイヤの挿通経路に配置され、供給リール
（図示せず）からホーン１１０に穿設された貫通孔１１
５を通して繰りだされるワイヤ１０１に対して断面形状
を成形するプリフォーム機構１４０と、ワイヤ１０１を
クランプするクランプ機構１２０と、上記半導体装置か
ら構成される被ボンディング対象物１０５を搭載するス
テージ１６０とから構成される。被ボンディング対象物
１０５における１０２は、半導体チップ３０Ａ、３０
Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ、４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ
を示し、１０４は、ブスバー２２、２４を示す。特に、
ワイヤボンダにおいて、１００〜６００μｍ程度の径を
有するのアルミニウム、また、Ｓｉ、Ｎｉ等を含んだア
ルミ合金のワイヤ１０１に対して予め変形率Ｗ／Ｄが
２．０程度以上（更に好ましくは２．５程度以上の最も
好ましい４〜６程度の範囲）になるように変形させるプ
リフォーム機構１４０をワイヤの挿通経路に配置したこ
とに特徴がある。このプリフォーム機構１４０は、図６
に示すように、ワイヤ１０１に対して上下に成形型１４
１、１４２が配置されており、図８に示すプリフォーム
機構１４０’と同様にホーン１１０の両側から支持され
てホーン１１０とは独立に固定される。そして、図６
（ａ）に示したように、成形型１４１には、成形駆動装
置１４４が配置されている。成形駆動装置１４４は、固
定された下型１４１に対して、カム１４５を介して上型
１４２を駆動して、ワイヤ１０１への加工圧力を発生
し、ワイヤ断面を型に合わせた形状に、変形率Ｗ／Ｄが
２．０程度以上（更に好ましくは２．５程度以上の最も
好ましい４〜６程度の範囲）になるように変形させて成
形する。このとき、下型１４１のワイヤ接触面は平面と
し、上型１４２のワイヤ接触面は、Ｖ字形状を含んだ形
状とすると、ワイヤ中央部に過大な引っ張り応力が生じ
ないため、ワイヤの破壊の促進を防止することができ、
また、上部が、Ｖ字形状であるため、ワイヤ長手方向及
び直角方向のガイドの役目をはたすことが可能となる。
また、図６（ｂ）に示すように、成形型の端部に傾斜部
分１４９及び丸みを形成することで、ワイヤ１０１の成
形範囲の端部において、過大なせん断応力が加わること
を緩和できる。
【００２２】要するに、プリフォーム機構１４０によっ
てワイヤ１０１を集中応力が発生しないように薄い板状
に変形させればよい。例えば、ワイヤ１０９の径が３０
０μｍの場合、変形率Ｗ／Ｄが２．０のとき厚さＨは１
２０μｍ程度となり、変形率Ｗ／Ｄが２．５のとき厚さ
Ｈは１００μｍ程度となり、変形率Ｗ／Ｄが３．０のと
き厚さＨは８０μｍ程度となり、変形率Ｗ／Ｄが３．５
のとき厚さＨは７０μｍ程度となり、変形率Ｗ／Ｄが
４．０のとき厚さＨは６０μｍ程度となり、変形率Ｗ／
Ｄが５．０のとき厚さＨは５０μｍ程度となり、変形率
Ｗ／Ｄが６．０のとき厚さＨは４０μｍ程度となる。こ
のようにプリフォーム機構１４０は、ホーン１１０とは
独立して設置されているので、変形率Ｗ／Ｄを自由に選
定することが可能となる。ところで、上記（数４）式の
関係から厚さＨが６０〜４０μｍ程度となるように変形
率Ｗ／Ｄを６〜４程度にすることによって接合部１００
における接合強度寿命Ｎを著しく増大させることが可能
となる。
【００２３】また、プリフォーム機構１４０として、カ
ム１４５を介して駆動する型で成形を行うように構成し
た場合を示したが、図８に示すように回転機構、また、
上下動機構等を用いて成形を行っても良い。図８に示す
実施例の場合、プリフォーム機構１４０’は、サイドフ
レーム１６１に傾斜させて固定された下型１４１’と、
サイドフレーム１６１に回転自在に支持された駆動軸１
６２に固定されて回転動作が行われる上型１４２’と、
該上型１４２’を駆動軸１６２を介して回転動作させる
サーボモータ等から構成された回転駆動源１４４’とか
ら構成される。下型１４１’と上型１４２’との間の関
係は、図６に示す実施例の下型１４１と上型１４２との
関係と同様に構成される。図６に示す実施例の場合は、
駆動装置１４４によってカム１４５を直線的に移動させ
ることによって成形圧力を付与するように構成し、図８
に示す実施例の場合は、回転駆動源１４４’によって直
接上型１４２’を回転駆動させることによって成形圧力
を付与するように構成する。
【００２４】ところで、プリフォーム機構１４０、１４
０’でワイヤ１０１を薄い板状に変形成形するように構
成したので、プリフォーム機構１４０、１４０’の上型
１４２、１４２’の形状とボンディングツール１１１の
ワイヤ押圧部１１２の形状に合わせることにより、ボン
ディング接合する際、接合面積を広くして安定して行う
ことが可能となる。即ち、図７の（ａ）（ｃ）の各々に
プリフォーム機構１４０、１４０’の上型１４２、１４
２’の形状１４２ａ、１４２ｂを示し、図７の（ｂ）
（ｄ）の各々にボンディングツール１１１のワイヤ押圧
部１１２の形状１１２ａ、１１２ｂを示す。このよう
に、成形されたワイヤを押圧するボンディングツール１
１１の先端のワイヤ押圧部１１２の形状１１２ａ、１１
２ｂを、プリフォーム機構１４０、１４０’の上型１４
２、１４２’のワイヤ接触面１４２ａ、１４２ｂとほぼ
同じ形状にすることにより、接合面積が広くして安定し
たボンディングを行うことができる。形状１４２ａおよ
び１１２ａはＶ字に近似する形状であり、形状１４２ｂ
および１１２ｂは、曲面でつなげた浅い溝形状である。
【００２５】次に、本発明に係るプリフォーム機構１４
０、１４０’が配置されたワイヤボンダの動作について
図６、図９、図１０を用いて説明する。ワイヤクランプ
機構１２０は、ワイヤ１０１の把持、及びワイヤ長手方
向への移動が可能なように構成されている。プリフォー
ム機構１４０、１４０’は、ワイヤクランプ機構１２０
と同一方向でワイヤ挿通経路に平行に配置されている。
【００２６】はじめに、第１のボンドの説明を図９を用
いて説明する。まず、図９（ａ）に示すように、プリフ
ォーム機構１４０、１４０’によって成形されて送り出
されたワイヤ１０１の成形部分を、ボンディングツール
１１１の先端に位置決めした状態で、ワイヤクランプ機
構１２０によって、ワイヤ１０１を把持してボンディン
グツール１１１に対するワイヤ１０１の移動を固定す
る。
【００２７】次に、ボンディングツール１１１と対象物
１０５のチップ１０２の被接合面１０２’とを相対的に
上下移動、並びに水平移動してワイヤ１０１の成形部分
をワイヤの接合個所に位置合わせする。次に、図９
（ｂ）に示すように、ボンディングツール１１１の先端
部に位置したワイヤ押圧部１１２は、成形したワイヤを
チップ１０２のＳｉ等からなる被接合面１０２’に押
圧、振動印加して超音波ワイヤボンダを行う。このと
き、ワイヤクランプ１２０は、ワイヤ１０１を開放して
いる。
【００２８】次に、図９（ｃ）に示すように、既に接合
した端部から、予め設定した所定のワイヤループ寸法Ｌ
ｐ（接合した後のワイヤのループに沿った長さ）に合わ
せた位置に変形成形すべく、プリフォーム機構１４０、
１４０’をワイヤ挿通経路１１６に沿って移動させ、そ
の後駆動源１４４、１４４’を駆動制御して下型１４
１、１４１’と上型１４２、１４２’との間において成
形圧力Ｐｆを加えてワイヤ１０１に対して断面変形成形
を行う。当然、ワイヤの両端においてボンディング接合
されるので、この両方の分、プリフォーム機構１４０、
１４０’による一回の成形で成形させる必要がある。な
お、この際、ワイヤを切断しやすいように切断個所に溝
を付けてもよい。
【００２９】次に、第２のボンドの説明を図１０を用い
て説明する。図１０（ａ）に示すように、上記の方法で
成形した後、ワイヤ１０１を型から開放し、ボンディン
グツール１１１を次の被接合個所１０４へ、予め設定し
た所定のワイヤループを描くように移動させることによ
って、成形した部分が、ワイヤ押圧部１１２に位置する
ことになる。そこで、ボンディングツール１１１に対す
るワイヤの移動を固定するため、ワイヤクランプ機構１
２０により、ワイヤ１０１を把持する。ここで、図１０
（ｂ）に示すように、はじめのボンディングと同様に、
ワイヤ押圧部１１２は、成形したワイヤを被接合面に押
圧、振動印加して超音波ワイヤボンダを行う。そして、
ワイヤ１０１を把持した状態でワイヤクランプ機構１２
０をボンディングツール１１１と共に被接合個所から離
すことによってワイヤを切断することが可能となる。
【００３０】このように、ワイヤループに合わせて、ワ
イヤの両端部がボンンディング前にプリフォーム機構１
４０、１４０’により変形成形されるので、接合面積の
広く接合強度寿命Ｎを増大させたワイヤボンディング接
合を実現することができる。なお、上記動作説明では、
プリフォーム機構１４０、１４０’とワイヤクランプ機
構１２０は、独立させた機構としたが、ワイヤクランプ
機構内にプリフォーム機構を設けた機構、あるいはプリ
フォーム機構としてワイヤクランプの機能を付加して構
成しても良い。
【００３１】以上説明したように、図１１（ａ）に示す
如く、電力用半導体装置等において、１００〜６００μ
ｍ程度の径のアルミニウム、また、Ｓｉ、Ｎｉ等を含ん
だアルミ合金のワイヤ１０１に対して、予めプリフォー
ム機構１４０、１４０’によって変形率Ｗ／Ｄが２．０
程度以上（更に好ましくは２．５程度以上の最も好まし
い４〜６程度の範囲）になるように変形させ、この変形
させたワイヤ１０１を被接合部１０２’に供給して超音
波ワイヤボンディングさせることによって、半導体チッ
プ１０２を破損させることなく、ワイヤ厚さＨを、従来
品（半導体チップ１０２が破壊しない範囲でワイヤボン
ディング条件である超音波出力、加圧力、および印加時
間を最適化してワイヤを被接合面１０２’に接合させた
もので変形率Ｗ／Ｄが約１．３程度で、ワイヤの径Ｄを
３００μｍとした場合ワイヤ厚さＨが２００μｍ程度と
なる。）より０．６程度以下（更に好ましくは０．５程
度以下の最も好ましい０．３〜０．２程度の範囲）に大
幅に低減し、上記（数４）式の関係から表される図１２
に示すように、接合強度寿命（ワイヤのパワーサイクル
寿命）を従来品から２倍程度以上（更に好ましくは２．
５倍程度以上の最も好ましい５〜９倍程度の範囲）に向
上させるようにしたものである。
【００３２】その結果、電力用半導体装置において、小
形軽量化とともに、耐環境の点からも、過酷なヒートサ
イクル、パワーサイクルに耐え、高寿命なものを得るこ
とが可能となった。以上説明した本発明に係る実施の形
態は、電力用半導体装置のワイヤボンディングについて
説明したが、他の半導体装置や電子部品のワイヤボンデ
ィングに適用することが可能である。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、ワイヤ接合時に過大な
超音波出力、加圧力、印加時間を与えることなく、被接
合面とワイヤの接合面積を増加させることができ、その
結果、ワイヤの接合強度が高くして過酷なヒートサイク
ルやパワーサイクルに対しても、寿命を向上した電子部
品や半導体装置を実現することができる効果を奏する。
また、本発明によれば、予め、ワイヤを変形することが
できるため、接合時において、超音波出力、加圧力、印
加時間を低減することができ、その結果、半導体チップ
等の電子部品の破損を防止し、信頼性の高い電子部品や
半導体装置を実現することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電力用半導体装置の一実施の形態
を示す平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図３】本発明に係る電力用半導体装置の一実施の形態
を示す要部回路図である。
【図４】本発明に係るワイヤ接合強度寿命について説明
するための図である。
【図５】本発明に係るワイヤボンダの第１の実施例を示
す概略構成側面図である。
【図６】図５に示すプリフォーム機構を説明するための
図である。
【図７】プリフォーム機構とボンディングツール先端に
位置するワイヤ押圧部との対応を説明するための図であ
る。
【図８】本発明に係るワイヤボンダの第２の実施例を示
す概略構成斜視図である。
【図９】本発明に係るワイヤボンダの第１のボンド動作
説明図である。
【図１０】本発明に係るワイヤボンダの第２のボンド動
作説明図である。
【図１１】本発明に係るワイヤの接合部分を被接合面に
接合させた状態を示す図である。
【図１２】本発明に係る接続部（接合部）ワイヤ厚さＨ
（従来品に対する比）とワイヤのパワーサイクル寿命
（従来品に対する比）との関係を示す図である。
【図１３】従来のワイヤボンダを示す側面図である。
【符号の説明】
１０…絶縁基板、１２…枠状ケース、２０…正極ブスバ
ー、２２…出力ブスバー、２４…負極ブスバー、３０
Ａ、３０Ｂ…第１のＩＧＢＴチップ等のパワー素子、３
２Ａ、３２Ｂ…第２のＩＧＢＴチップ等のパワー素子、
４０Ａ、４０Ｂ…第１のダイオード、４２Ａ、４２Ｂ…
第２のダイオード、５０Ａ１〜５０Ａ４、５０Ｂ１〜５
０Ｂ４…ワイヤ、７０…端子台、７４Ａ、７４Ｂ、７６
Ａ、７６Ｂ…ゲート抵抗、１００…接合部、１０１…ワ
イヤ、１０２…チップ、１０２’…被接合面（電極）、
１０３…き裂、１０４…ブスバー（被接合個所）、１１
０…ホーン、１１１…ボンディングツール、１１２…ワ
イヤ押圧部、１１５…貫通孔、１２０…ワイヤクラン
プ、１４０、１４０’…プリフォーム機構、１４１、１
４１’…成形型の下型、１４２、１４２’…成形型の上
型、１４４、１４４’…駆動装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保川 彰夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 鈴木 敦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 茂村 達也 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ワイヤの供給側においてワイヤの接合部分
    を薄肉状に塑性変形させる成形工程と、 該成形工程で薄肉状に塑性変形させた接合部分を送り出
    して被接合面に対して位置決めし、該位置決めされた接
    合部分を被接合面に超音波ワイヤボンダにより押圧、振
    動印加して接合させる接合工程とを有することを特徴と
    するワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】ワイヤの供給側において線径が１００〜６
    ００μｍであるワイヤの接合部分を薄肉状に塑性変形さ
    せる成形工程と、 該成形工程で薄肉状に塑性変形させた接合部分を送り出
    して被接合面に対して位置決めし、該位置決めされた接
    合部分を被接合面に超音波ワイヤボンダにより押圧、振
    動印加して接合させる接合工程とを有することを特徴と
    するワイヤボンディング方法。
  3. 【請求項３】ワイヤの供給側において所望のワイヤルー
    プの長さに合わせて順次ワイヤの接合部分を薄肉状に塑
    性変形させる成形工程と、 該成形工程で薄肉状に塑性変形させた接合部分を送り出
    して被接合面に対して位置決めし、該位置決めされた接
    合部分を被接合面に超音波ワイヤボンダにより押圧、振
    動印加して接合させる接合工程とを有することを特徴と
    するワイヤボンディング方法。
  4. 【請求項４】ワイヤの供給側において所望のワイヤルー
    プの長さに合わせて順次線径が１００〜６００μｍであ
    るワイヤの接合部分を薄肉状に塑性変形させる成形工程
    と、 該成形工程で薄肉状に塑性変形させた接合部分を送り出
    して被接合面に対して位置決めし、該位置決めされた接
    合部分を被接合面に超音波ワイヤボンダにより押圧、振
    動印加して接合させる接合工程とを有することを特徴と
    するワイヤボンディング方法。
  5. 【請求項５】請求項１または２または３または４記載の
    ワイヤが、アルミニウム、またはアルミニウム合金から
    なることを特徴とするワイヤボンディング方法。
  6. 【請求項６】請求項１または２または３または４または
    ５記載の成形工程において、線径Ｄに対する接合部分の
    断面幅Ｗの割合で表される変形率（Ｗ／Ｄ）を２以上に
    薄肉状に塑性変形させることを特徴とするワイヤボンデ
    ィング方法。
  7. 【請求項７】請求項１または２または３または４または
    ５記載の接合工程において、線径Ｄに対する接合部分の
    断面幅Ｗの割合で表される変形率（Ｗ／Ｄ）を２以上に
    して被接合面に接合させることを特徴とするワイヤボン
    ディング方法。
  8. 【請求項８】請求項１または２または３または４または
    ５記載の接合工程において、線径Ｄに対する接合部分の
    断面幅Ｗの割合で表される変形率（Ｗ／Ｄ）を４〜６の
    範囲にして被接合面に接合させることを特徴とするワイ
    ヤボンディング方法。
  9. 【請求項９】ワイヤの供給側においてワイヤの接合部分
    を薄肉状に塑性変形させる成形手段と、 該成形手段で薄肉状に塑性変形させた接合部分を送り出
    して被接合面に対して位置決めし、該位置決めされた接
    合部分を被接合面に超音波ワイヤボンダにより押圧、振
    動印加して接合させる接合手段とを備えたことを特徴と
    するワイヤボンディング装置。
  10. 【請求項１０】ワイヤの供給側において線径が１００〜
    ６００μｍであるワイヤの接合部分を薄肉状に塑性変形
    させる成形手段と、 該成形手段で薄肉状に塑性変形させた接合部分を送り出
    して被接合面に対して位置決めし、該位置決めされた接
    合部分を被接合面に超音波ワイヤボンダにより押圧、振
    動印加して接合させる接合手段とを有することを特徴と
    するワイヤボンディング装置。
  11. 【請求項１１】線径Ｄのワイヤにおける薄肉状に塑性変
    形させた接合部分を、超音波ワイヤボンディングにより
    半導体チップの被接合面に、前記線径Ｄに対する前記接
    合部分の断面幅Ｗの割合で表される変形率（Ｗ／Ｄ）を
    ２以上にして接合させて構成することを特徴とする半導
    体装置。
  12. 【請求項１２】線径Ｄのワイヤにおける薄肉状に塑性変
    形させた接合部分を、超音波ワイヤボンディングにより
    半導体チップの被接合面に、前記線径Ｄに対する前記接
    合部分の断面幅Ｗの割合で表される変形率（Ｗ／Ｄ）を
    ４〜６の範囲にして接合させて構成することを特徴とす
    る半導体装置。
  13. 【請求項１３】請求項１１または１２記載のワイヤの線
    径Ｄが１００〜６００μｍであることを特徴とする半導
    体装置。
  14. 【請求項１４】請求項１１または１２または１３記載の
    ワイヤが、アルミニウム、またはアルミニウム合金から
    なることを特徴とする半導体装置。
  15. 【請求項１５】絶縁基板上に固定された正極ブスバーお
    よび出力ブスバーと、 該正極ブスバー上に接合された第１のパワー素子および
    第２のダイオードと、 前記出力ブスバー上に接合された第２のパワー素子およ
    び第１のダイオードと、 前記絶縁基板上に絶縁物を介して設置された負極ブスバ
    ーと、 前記第１のパワー素子のエミッタ電極と前記出力ブスバ
    ーとの間をワイヤによってボンディング接続し、前記第
    ２のダイオードのカソード電極と前記出力ブスバーとの
    間をワイヤによってボンディング接続し、前記第２のパ
    ワー素子のコレクタ電極と前記負極ブスバーとの間をワ
    イヤによってボンディング接続し、前記第１のダイオー
    ドのカソード電極と前記負極ブスバーとの間をワイヤに
    よってボンディング接続して構成した電力用半導体装置
    であって、 線径Ｄの前記各ワイヤにおける薄肉状に塑性変形させた
    接合部分を、超音波ワイヤボンディングにより第１およ
    び第２のパワー素子並びに第１および第２のダイオード
    における被接合面に、前記線径Ｄに対する前記接合部分
    の断面幅Ｗの割合で表される変形率（Ｗ／Ｄ）を２以上
    にして接合させて構成することを特徴とする半導体装
    置。
  16. 【請求項１６】絶縁基板上に固定された正極ブスバーお
    よび出力ブスバーと、 該正極ブスバー上に接合された第１のパワー素子および
    第２のダイオードと、 前記出力ブスバー上に接合された第２のパワー素子およ
    び第１のダイオードと、 前記絶縁基板上に絶縁物を介して設置された負極ブスバ
    ーと、 前記第１のパワー素子のエミッタ電極と前記出力ブスバ
    ーとの間をワイヤによってボンディング接続し、前記第
    ２のダイオードのカソード電極と前記出力ブスバーとの
    間をワイヤによってボンディング接続し、前記第２のパ
    ワー素子のコレクタ電極と前記負極ブスバーとの間をワ
    イヤによってボンディング接続し、前記第１のダイオー
    ドのカソード電極と前記負極ブスバーとの間をワイヤに
    よってボンディング接続して構成した電力用半導体装置
    であって、 線径Ｄの前記各ワイヤにおける薄肉状に塑性変形させた
    接合部分を、超音波ワイヤボンディングにより第１およ
    び第２のパワー素子並びに第１および第２のダイオード
    における被接合面に、前記線径Ｄに対する前記接合部分
    の断面幅Ｗの割合で表される変形率（Ｗ／Ｄ）を４〜６
    の範囲にして接合させて構成することを特徴とする半導
    体装置。
  17. 【請求項１７】請求項１５または１６記載のワイヤの線
    径Ｄが１００〜６００μｍであることを特徴とする半導
    体装置。
  18. 【請求項１８】請求項１５または１６または１７記載の
    ワイヤが、アルミニウム、またはアルミニウム合金から
    なることを特徴とする半導体装置。
JP10128586A 1998-05-12 1998-05-12 ワイヤボンディング方法およびその装置並びに半導体装置 Pending JPH11330134A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10128586A JPH11330134A (ja) 1998-05-12 1998-05-12 ワイヤボンディング方法およびその装置並びに半導体装置
US09/305,448 US6271601B1 (en) 1998-05-12 1999-05-06 Wire bonding method and apparatus and semiconductor device
US09/911,797 US20010042925A1 (en) 1998-05-12 2001-07-25 Wire bonding method and apparatus, and semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10128586A JPH11330134A (ja) 1998-05-12 1998-05-12 ワイヤボンディング方法およびその装置並びに半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11330134A true JPH11330134A (ja) 1999-11-30

Family

ID=14988424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10128586A Pending JPH11330134A (ja) 1998-05-12 1998-05-12 ワイヤボンディング方法およびその装置並びに半導体装置

Country Status (2)

Country Link
US (2) US6271601B1 (ja)
JP (1) JPH11330134A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007005474A (ja) * 2005-06-22 2007-01-11 Toyota Motor Corp パワー半導体モジュール及びその製造方法
JP2013008758A (ja) * 2011-06-23 2013-01-10 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2015056412A (ja) * 2013-09-10 2015-03-23 三菱電機株式会社 電力用半導体装置および電力用半導体装置の製造方法
CN115332097A (zh) * 2022-09-06 2022-11-11 上海创贤半导体有限公司 一种功率半导体超声波铝线机键合机的凸轮同步装置

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3580731B2 (ja) * 1999-06-11 2004-10-27 和美 松重 鉛フリー半田の半田付け方法、及び当該半田付け方法にて半田付けされた接合体
US6527163B1 (en) * 2000-01-21 2003-03-04 Tessera, Inc. Methods of making bondable contacts and a tool for making such contacts
JP2001230360A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP3923716B2 (ja) * 2000-09-29 2007-06-06 株式会社東芝 半導体装置
JP3943838B2 (ja) * 2001-01-29 2007-07-11 矢崎総業株式会社 金属同士の接合方法
US6847105B2 (en) 2001-09-21 2005-01-25 Micron Technology, Inc. Bumping technology in stacked die configurations
US8525314B2 (en) 2004-11-03 2013-09-03 Tessera, Inc. Stacked packaging improvements
JP3802043B1 (ja) * 2005-06-06 2006-07-26 朝日インテック株式会社 焼型およびその焼型を用いたガイドワイヤの製造方法
US7216794B2 (en) * 2005-06-09 2007-05-15 Texas Instruments Incorporated Bond capillary design for ribbon wire bonding
US8058101B2 (en) 2005-12-23 2011-11-15 Tessera, Inc. Microelectronic packages and methods therefor
JP4661966B2 (ja) * 2009-03-06 2011-03-30 株式会社デンソー 電力変換装置
US8482111B2 (en) 2010-07-19 2013-07-09 Tessera, Inc. Stackable molded microelectronic packages
US11830845B2 (en) 2011-05-03 2023-11-28 Tessera Llc Package-on-package assembly with wire bonds to encapsulation surface
KR101128063B1 (ko) 2011-05-03 2012-04-23 테세라, 인코포레이티드 캡슐화 층의 표면에 와이어 본드를 구비하는 패키지 적층형 어셈블리
US8404520B1 (en) 2011-10-17 2013-03-26 Invensas Corporation Package-on-package assembly with wire bond vias
US8946757B2 (en) 2012-02-17 2015-02-03 Invensas Corporation Heat spreading substrate with embedded interconnects
US8372741B1 (en) 2012-02-24 2013-02-12 Invensas Corporation Method for package-on-package assembly with wire bonds to encapsulation surface
US8835228B2 (en) 2012-05-22 2014-09-16 Invensas Corporation Substrate-less stackable package with wire-bond interconnect
US9391008B2 (en) 2012-07-31 2016-07-12 Invensas Corporation Reconstituted wafer-level package DRAM
US9502390B2 (en) 2012-08-03 2016-11-22 Invensas Corporation BVA interposer
US8878353B2 (en) 2012-12-20 2014-11-04 Invensas Corporation Structure for microelectronic packaging with bond elements to encapsulation surface
US9136254B2 (en) 2013-02-01 2015-09-15 Invensas Corporation Microelectronic package having wire bond vias and stiffening layer
US8940630B2 (en) * 2013-02-01 2015-01-27 Invensas Corporation Method of making wire bond vias and microelectronic package having wire bond vias
DE102013211405B4 (de) 2013-06-18 2020-06-04 Infineon Technologies Ag Verfahren zur herstellung eines halbleitermoduls
US9167710B2 (en) 2013-08-07 2015-10-20 Invensas Corporation Embedded packaging with preformed vias
US9685365B2 (en) 2013-08-08 2017-06-20 Invensas Corporation Method of forming a wire bond having a free end
US20150076714A1 (en) 2013-09-16 2015-03-19 Invensas Corporation Microelectronic element with bond elements to encapsulation surface
US9379074B2 (en) 2013-11-22 2016-06-28 Invensas Corporation Die stacks with one or more bond via arrays of wire bond wires and with one or more arrays of bump interconnects
US9583456B2 (en) 2013-11-22 2017-02-28 Invensas Corporation Multiple bond via arrays of different wire heights on a same substrate
US9263394B2 (en) 2013-11-22 2016-02-16 Invensas Corporation Multiple bond via arrays of different wire heights on a same substrate
US9583411B2 (en) 2014-01-17 2017-02-28 Invensas Corporation Fine pitch BVA using reconstituted wafer with area array accessible for testing
US10381326B2 (en) 2014-05-28 2019-08-13 Invensas Corporation Structure and method for integrated circuits packaging with increased density
US9735084B2 (en) 2014-12-11 2017-08-15 Invensas Corporation Bond via array for thermal conductivity
US9888579B2 (en) 2015-03-05 2018-02-06 Invensas Corporation Pressing of wire bond wire tips to provide bent-over tips
US9502372B1 (en) 2015-04-30 2016-11-22 Invensas Corporation Wafer-level packaging using wire bond wires in place of a redistribution layer
US9761554B2 (en) 2015-05-07 2017-09-12 Invensas Corporation Ball bonding metal wire bond wires to metal pads
US10490528B2 (en) 2015-10-12 2019-11-26 Invensas Corporation Embedded wire bond wires
US9490222B1 (en) 2015-10-12 2016-11-08 Invensas Corporation Wire bond wires for interference shielding
US10332854B2 (en) 2015-10-23 2019-06-25 Invensas Corporation Anchoring structure of fine pitch bva
US10181457B2 (en) 2015-10-26 2019-01-15 Invensas Corporation Microelectronic package for wafer-level chip scale packaging with fan-out
US10043779B2 (en) 2015-11-17 2018-08-07 Invensas Corporation Packaged microelectronic device for a package-on-package device
US9659848B1 (en) 2015-11-18 2017-05-23 Invensas Corporation Stiffened wires for offset BVA
US9984992B2 (en) 2015-12-30 2018-05-29 Invensas Corporation Embedded wire bond wires for vertical integration with separate surface mount and wire bond mounting surfaces
US9935075B2 (en) 2016-07-29 2018-04-03 Invensas Corporation Wire bonding method and apparatus for electromagnetic interference shielding
US10299368B2 (en) 2016-12-21 2019-05-21 Invensas Corporation Surface integrated waveguides and circuit structures therefor
US20190228875A1 (en) * 2018-01-24 2019-07-25 Hitachi Metals, Ltd. Cord switch

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3747198A (en) * 1971-08-19 1973-07-24 Gen Electric Tailless wedge bonding of gold wire to palladium-silver cermets
US3954217A (en) * 1974-09-30 1976-05-04 Orthodyne Electronics Method and apparatus for bonding and breaking leads to semiconductors
US4777579A (en) * 1988-01-04 1988-10-11 General Electric Company Integrated current sensor configurations for AC motor drives
US5031821A (en) * 1988-08-19 1991-07-16 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device, method for producing or assembling same, and producing or assembling apparatus for use in the method
GB8915816D0 (en) * 1989-07-11 1989-08-31 Welding Inst Bonding electrical conductors
EP0540189B1 (en) * 1991-10-30 1997-01-15 F & K Delvotec Bondtechnik GmbH Control system
JPH06244230A (ja) 1993-02-16 1994-09-02 Nippondenso Co Ltd ボンディング電極を有する装置およびボンディング電極の製造方法
JP3383081B2 (ja) * 1994-07-12 2003-03-04 三菱電機株式会社 陽極接合法を用いて製造した電子部品及び電子部品の製造方法
US5891745A (en) * 1994-10-28 1999-04-06 Honeywell Inc. Test and tear-away bond pad design
US5660319A (en) * 1995-01-17 1997-08-26 Texas Instruments Incorporated Ultrasonic bonding process
JP3086158B2 (ja) * 1995-07-26 2000-09-11 株式会社日立製作所 超音波ボンディング方法
US5894981A (en) * 1996-11-27 1999-04-20 Orthodyne Electronics Corporation Integrated pull tester with an ultrasonic wire bonder

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007005474A (ja) * 2005-06-22 2007-01-11 Toyota Motor Corp パワー半導体モジュール及びその製造方法
JP2013008758A (ja) * 2011-06-23 2013-01-10 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2015056412A (ja) * 2013-09-10 2015-03-23 三菱電機株式会社 電力用半導体装置および電力用半導体装置の製造方法
CN115332097A (zh) * 2022-09-06 2022-11-11 上海创贤半导体有限公司 一种功率半导体超声波铝线机键合机的凸轮同步装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20010042925A1 (en) 2001-11-22
US6271601B1 (en) 2001-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11330134A (ja) ワイヤボンディング方法およびその装置並びに半導体装置
US6476481B2 (en) High current capacity semiconductor device package and lead frame with large area connection posts and modified outline
CN103035542B (zh) 用于生产功率半导体设置的方法
US9640460B2 (en) Semiconductor device with a heat-dissipating plate
US20070040248A1 (en) Semiconductor device
KR20190003930A (ko) 브레이징된 전기 전도성 층을 포함하는 칩 캐리어를 구비한 몰딩된 패키지
CN101419964A (zh) 具有多个半导体芯片的装置
JPH0864634A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH10261756A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US10872846B2 (en) Solid top terminal for discrete power devices
CN206961827U (zh) 半导体封装以及用于半导体封装的夹片
CN1444432A (zh) 电源模块和其制造方法
JPH11330314A (ja) 半導体装置の製造方法及びその構造、該方法に用いるリードフレーム
US10818581B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device
JP2019087757A (ja) 半導体装置
JPH10229100A (ja) ワイヤボンディング方法及びプラスティックパッケージの製造方法
CN1094849A (zh) 一种塑封半导体器件的制造方法
CN112670276A (zh) 高效率封装的igbt模块
JPH1154541A (ja) ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置
US20250047049A1 (en) Methods for connecting two connection partners
JP2007103810A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US20250275063A1 (en) Method and system for connecting a terminal element to a substrate
JP4285934B2 (ja) 混成集積回路装置の製造方法
JP2003133505A (ja) 半導体装置
EP4739076A1 (en) Wire-bond structure for power packages to reduce rdson

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050214

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051227

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060418