JP2012015263A - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボンディングツールによりワイヤを被接合面に圧接した状態で、ボンディングツールをワイヤの長手方向に超音波振動させることにより、ワイヤを被接合面に接合するワイヤボンディング装置において、ワイヤボンディングの際に被接合面をなす電極パッドに対してダメージを与える等の不具合を抑えながら、被接合面とワイヤとの接合強度を十分に確保することができるようにする。
【解決手段】ボンディングツール１に、その先端面１ａから窪むと共にワイヤ２の長手方向に延びる形状とし、かつ、先端面１ａからの深さ寸法をワイヤ２の直径よりも小さく設定した収容溝１１と、収容溝１１の内面１５からさらに窪む逃がし溝１２とを形成し、逃がし溝１２によって収容溝１１の内面１５をワイヤ２の長手方向に複数に分割する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ワイヤボンディング装置に関する。

従来、半導体装置等の電子デバイスの電気配線として使用するボンディングワイヤを接合する方法には、例えば特許文献１のように、ボンディングワイヤを超音波振動により接合する方法がある。この方法では、ウェッジヘッド（ボンディングツール）によりボンディングワイヤを金属端子（例えば半導体チップの電極パッドやリード等）の被接合面に圧接した上で、ボンディングワイヤに対して超音波振動を付与する。なお、超音波振動の際には、ウェッジヘッドをボンディングワイヤの長手方向に振動させる。

特開２００９−２０６４０７号公報

しかしながら、超音波振動を利用した上記従来のワイヤボンディング方法では、ウェッジヘッドによって潰されるボンディングワイヤの被圧接部分のうちボンディングワイヤの長手方向の中途部分の小さな領域に、被接合面との接合部分が集中する傾向にあり、ボンディングワイヤの被圧接部分の周辺部分は、被接合面に対して接合する強度が中途部分よりも低くなってしまう。言い換えれば、ボンディングワイヤの被圧接部分の領域に対して、被接合面とボンディングワイヤとの接合強度の高い領域が非常に小さくなり、その結果として、被接合面とボンディングワイヤとの接合強度の確保が困難となっている。

例えば、被接合面とボンディングワイヤとの接合強度の高い領域（強接合領域）が小さいと、この接合部分に対して熱ストレス（例えば熱サイクル試験等に基づくもの）が付与された場合に、被接合面とボンディングワイヤとの熱膨張係数の差などに基づいて、被接合面とボンディングワイヤとの接合強度が低下しやすい、という問題がある。
また、従来のワイヤボンディング方法で、上述した強接合領域の面積を拡大するためには、被接合面に対するボンディングワイヤの圧接力を強くしたり、超音波振動の付与時間を長く設定したりする必要があるが、この場合には、電極パッドに対してダメージを与えたり、電極パッド下の半導体チップの回路にダメージを与える等の不具合が生じる虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、ワイヤボンディングに基づく不具合を抑えながら、被接合面とワイヤとの接合強度を十分に確保できるワイヤボンディング装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のワイヤボンディング装置は、ボンディングツールによりワイヤを被接合面に圧接した状態で、前記ボンディングツールを前記ワイヤの長手方向に超音波振動させることにより、前記ワイヤを前記被接合面に接合するワイヤボンディング装置であって、前記ボンディングツールは、その先端面から窪むと共に前記ワイヤの長手方向に延びるように形成され、かつ、前記先端面からの深さ寸法が前記ワイヤの直径よりも小さく設定された収容溝と、当該収容溝の内面からさらに窪んで形成された逃がし溝とを備え、前記収容溝の内面が、前記逃がし溝によって前記ワイヤの長手方向に複数に分割されていることを特徴とする。
なお、被接合面とは、例えば、半導体チップの電極パッドの面や、半導体チップと電気接続するためのリード等の外部端子の面のことを示している。

このワイヤボンディング装置において、ボンディングツールによりワイヤを被接合面に圧接する場合には、ワイヤを収容溝内に収容した状態で、ボンディングツールの先端面を被接合面に対向させる。ここで、収容溝の深さ寸法はワイヤの直径よりも小さいため、ワイヤの一部のみが収容溝内に収容され、ワイヤの残部はボンディングツールの先端面から突出することになる。また、収容溝の内面がワイヤを被接合面に圧接するための圧接面をなしている。
そして、上記構成のボンディングツールでは、逃がし溝によってこの圧接面がワイヤの長手方向に複数に分割されている、言い換えれば、ワイヤを圧接する複数の圧接面がワイヤの長手方向に間隔をあけて配列されている。

このため、ボンディングツールによりワイヤを被接合面に圧接した状態では、複数の圧接面によってワイヤの各部がそれぞれ圧接され、逃がし溝に対向するワイヤの中途部分は圧接されない。言い換えれば、この圧接状態では、ボンディングツールによって圧接されるワイヤの被圧接部分が複数に分けられ、圧接されないワイヤの中途部分が被圧接部分の間に位置する。そして、この圧接状態で超音波振動を付与すれば、各圧接面がワイヤに対してその長手方向に振動するため、超音波振動を付与する前の状態で逃がし溝に対向していたワイヤの中途部分も圧接面によって被接合面に圧接することができる。

ここで、前述したようにワイヤの被圧接部分が複数に分けられていることで、この超音波振動の付与によってワイヤの中途部分が圧接される強さは、中途部分の両側（周辺）に位置するワイヤの被圧接部分と比較して小さくなるため、従来のようにワイヤと被接合面との接合強度の高い領域（強接合領域）がワイヤの中途部分に集中することを防止できる。すなわち、超音波振動を付与した状態において被接合面に対するワイヤの圧接の均一化を図ることができる。その結果として、前述した強接合領域の面積拡大を図り、被接合面とワイヤとの接合強度を十分に確保することが可能となる。
また、前記強接合領域の面積拡大のために、従来のように、被接合面に対するワイヤの圧接力を強くしたり、超音波振動の付与時間を長く設定したりする必要もないため、ワイヤボンディングの際に被接合面をなす電極パッドに対してダメージを与える等の不具合も抑えることができる。

さらに、従来のワイヤボンディング方法では、被接合面に接合されたワイヤの平面視形状が、ワイヤの長手方向の中途部分が最も幅広となる楕円形状にしか形成されないが、前述したようにワイヤの被圧接部分が複数に分けられていることで、楕円形状の幅広部分をワイヤの長手方向に分散させることもできる。言い換えれば、被接合面に接合されたワイヤの平面視形状を従来よりも幅狭に形成することが可能となり、例えば、被接合面の領域が幅狭であっても、ワイヤの接合部分を被接合面の領域内に収めることができる。

そして、前記ワイヤボンディング装置においては、前記逃がし溝が、前記超音波振動の振動中心と重なる位置に形成されていることが好ましい。
超音波振動の振動中心に位置するワイヤ部分が常時圧接されている場合には、ワイヤの他の部分と比較して被接合面に対する接合強度が高くなりやすいが、上記構成では、超音波振動の振動中心に位置するワイヤの中途部分が、超音波振動を付与したときのみに圧接されるため、被接合面とワイヤとの接合強度の均一化をより確実に図ることができる。

さらに、前記ワイヤボンディング装置においては、前記逃がし溝が、前記長手方向に互いに間隔をあけて複数配列されていてもよい。
この構成では、圧接面を少なくとも三つ以上に分割することができるため、ボンディングツールによって圧接されるワイヤの被圧接部分をさらに多数に分けることができる。したがって、超音波振動を付与する際に、被接合面に対するワイヤの圧接の均一化をさらに図ることができる。

また、前記ワイヤボンディング装置においては、前記収容溝の内面と前記逃がし溝の内面との角部が、丸みを帯びていることが好ましい。
この構成では、超音波振動を付与する際に、ワイヤの圧接面をなす収容溝の内面と逃がし溝の内面との角部によって、ワイヤが傷つくことを防止することができる。

さらに、前記ワイヤボンディング装置においては、前記長手方向に直交する前記収容溝の断面形状が、前記長手方向に沿って変化しているとよい。
この構成では、ボンディングツールによって潰されるワイヤの被圧接部分の平面視形状が、ワイヤの長手方向に沿って変化する形状となる。したがって、被接合面の領域や形状に制限があったとしても、被接合面の平面視形状に合わせるように、ワイヤの被圧接部分の平面視形状を適宜変更することが可能となる。

本発明によれば、超音波振動を利用してワイヤを半導体チップの電極パッドやリード等の金属端子の被接合面に接合しても、電極パッドに対してダメージを与える等の不具合を抑えながら、被接合面とワイヤとの接合強度を十分に確保することができる。

本発明の第一実施形態に係るワイヤボンディング装置のボンディングツールを用いてワイヤを被接合面に圧接した状態を示す断面図である。 図１のボンディングツールを先端面側から見た状態を示す平面図である。 図１，２のＡ−Ａ矢視断面図である。 図１，２のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図１〜４に示すボンディングツールにより被接合面にワイヤを接合した状態を示す平面図である。 本発明の第二実施形態に係るワイヤボンディング装置のボンディングツールを先端面側から見た状態を示す平面図である。 本発明の第三実施形態に係るワイヤボンディング装置のボンディングツールの一例を示す断面図である。 図７に示すボンディングツールの変形例を示す断面図である。 本発明の第四実施形態に係るワイヤボンディング装置のボンディングツールを用いてワイヤを被接合面に圧接した状態を示す断面図である。 本発明の第五実施形態の第一実施例であり、（ａ）はボンディングツールを用いてワイヤを被接合面に圧接した状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のボンディングツールを先端面側から見た平面図、（ｃ）は（ａ），（ｂ）のＣ−Ｃ矢視断面図、（ｄ）は（ａ），（ｂ）のＤ−Ｄ矢視断面図、（ｅ）は（ａ）〜（ｄ）のボンディングツールにより被接合面にワイヤを接合した状態を示す平面図である。 本発明の第五実施形態の第二実施例であり、（ａ）はボンディングツールを用いてワイヤを被接合面に圧接した状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のボンディングツールを先端面側から見た平面図、（ｃ）は（ａ），（ｂ）のＥ−Ｅ矢視断面図、（ｄ）は（ａ），（ｂ）のＦ−Ｆ矢視断面図、（ｅ）は（ａ）〜（ｄ）のボンディングツールにより被接合面にワイヤを接合した状態を示す平面図である。 本発明の第五実施形態の第三実施例であり、（ａ）はボンディングツールを用いてワイヤを被接合面に圧接した状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のボンディングツールを先端面側から見た平面図、（ｃ）は（ａ），（ｂ）のＧ−Ｇ矢視断面図、（ｄ）は（ａ），（ｂ）のＨ−Ｈ矢視断面図、（ｅ）は（ａ）〜（ｄ）のボンディングツールにより被接合面にワイヤを接合した状態を示す平面図である。 本発明の第五実施形態の他の例であり、（ａ）はボンディングツールを用いてワイヤを被接合面に圧接した状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のボンディングツールを先端面側から見た平面図、（ｃ）は（ａ），（ｂ）のＩ−Ｉ矢視断面図、（ｄ）は（ａ）〜（ｃ）のボンディングツールにより被接合面にワイヤを接合した状態を示す平面図である。

〔第一実施形態〕
以下、図１〜５を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図１〜４に示すように、この実施形態に係るワイヤボンディング装置は、ワイヤ２を半導体チップ等の電極パッドの面（以下、被接合面３と呼ぶ。）に圧接した状態で超音波振動を付与することでワイヤ２を被接合面３に接合するためのボンディングツール１を備えて構成されている。ワイヤ２は、アルミニウム（Ａｌ）や金（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の各種導電性材料によって形成されるものである。なお、図３，４においては、ワイヤ２が断面円形状に形成されているが、これに限ることはなく、多角形状等の任意の断面形状に形成されていてよい。

ボンディングツール１には、その平坦な先端面１ａから窪むワイヤ２用の収容溝１１、及び、収容溝１１の内面１５からさらに窪む逃がし溝１２が形成されている。
収容溝１１は、ワイヤ２の長手方向（図１，２における紙面左右方向）に延びており、この収容溝１１の長手方向の両端はボンディングツール１の両側面に開口している。また、この収容溝１１では、ボンディングツール１の先端面１ａからの深さ寸法が、ワイヤ２の直径よりも小さく設定されている。このため、図１，３に示すように、収容溝１１内にはワイヤ２の一部のみが収容され、ワイヤ２の残部はボンディングツール１の先端面１ａから突出することになる。さらに、ワイヤ２の長手方向に直交する収容溝１１の断面形状は、Ｖ字状に形成されており、この断面形状やその大きさは、ボンディングツール１の長手方向にわたって一定とされている。なお、図示例では、収容溝１１の幅寸法（図２における紙面上下方向の寸法）が、ワイヤ２の直径よりも大きく設定されているが、例えばワイヤ２の直径と同等に設定されてもよいし、あるいは、ワイヤ２の直径よりも小さく設定されてもよい。

逃がし溝１２は、図１，２に示すように、ボンディングツール１や収容溝１１の長手方向の中央部分（中間位置１３）に形成されており、その断面形状は、図４に示すように、収容溝１１と同様のＶ字状を呈している。また、逃がし溝１２の幅寸法は、図２，４に示すように、収容溝１１と同等に設定されている。ただし、逃がし溝１２では、図１，４に示すように、ボンディングツール１の先端面１ａからの深さ寸法が、収容溝１１よりも大きく設定されている。また、収容溝１１の長手方向に沿う逃がし溝１２の長手寸法は、図２に示すように、収容溝１１の幅方向の中間から両端に向かうにしたがって漸次短くなるように設定されている。そして、収容溝１１の内面１５は、以上のように形成された逃がし溝１２によって、ワイヤ２の長手方向に二つに分割されている。言い換えれば、収容溝１１の内面１５は、ワイヤ２の長手方向に互いに間隔をあけて配列されている。
なお、本実施形態のボンディングツール１においては、これら収容溝１１の内面１５と逃がし溝１２の内面１６との角部１４が丸みを帯びている。

次に、上記構成のボンディング装置を用いてワイヤ２を被接合面３に接合する方法について説明する。
図１〜４に示すように、ワイヤ２を接合する際には、はじめに、ワイヤ２をボンディングツール１の収容溝１１内に収容し、かつ、ボンディングツール１の先端面１ａを被接合面３に対向させた状態で、ボンディングツール１を被接合面３に近づけることにより、ワイヤ２を被接合面３に圧接する。この圧接の際、収容溝１１内にはワイヤ２の一部のみが収容され、ワイヤ２の残部はボンディングツール１の先端面１ａから突出している。また、収容溝１１の内面１５がワイヤ２を被接合面３に圧接するための圧接面をなしている。

ここで、収容溝１１の内面１５（以下、圧接面１５とも呼ぶ。）は、逃がし溝１２によってワイヤ２の長手方向に二つに分割されているため、前述のようにワイヤ２を被接合面３に圧接した状態では、ボンディングツール１の先端面１ａ側に位置するワイヤ２の両端部（各部）が、二つの圧接面１５によって圧接され、逃がし溝１２に対向するワイヤ２の中途部分２２は圧接されない。言い換えれば、この圧接状態では、ボンディングツール１によって圧接されるワイヤ２の被圧接部分２１が二つに分けられ、強く圧接されないワイヤ２の中途部分２２が被圧接部分２１の間に位置する。

その後、この圧接状態で、ボンディングツール１をワイヤ２の長手方向に超音波振動させることで、ワイヤ２を被接合面３に接合する。なお、この実施形態においては、超音波振動の振動中心が、逃がし溝１２を形成したボンディングツール１の長手方向の中間位置１３に一致するように設定されている。また、この実施形態における逃がし溝１２の長手寸法は、超音波振動の振幅よりも短く設定されているが、これに限ることはない。
このように超音波振動を付与した際には、各圧接面１５がワイヤ２に対してその長手方向に振動するため、超音波振動を付与する前の状態で逃がし溝１２に対向していたワイヤ２の中途部分２２も圧接面１５によって被接合面３に圧接されることになる。
そして、以上のように被接合面３に接合されたワイヤ２の接合部分２３の平面視形状は、図５に示すように、ワイヤ２の長手方向の中途部分２２が括れるように、二つの楕円形状部分をワイヤ２の長手方向に配列した形状を呈している。

以上説明したように、本実施形態に係るワイヤボンディング装置によれば、逃がし溝１２によってワイヤ２の被圧接部分２１が二つに分けられていることで、超音波振動の付与によってワイヤ２の中途部分２２が圧接される強さが、中途部分２２の両側（周辺）に位置するワイヤ２の被圧接部分２１と比較して小さくなるため、従来のように、ワイヤ２と被接合面３との接合強度の高い領域（図５に示す強接合領域２４）がワイヤ２の中途部分２２に集中することを防止できる。すなわち、超音波振動を付与した状態において被接合面３に対するワイヤ２の圧接の均一化を図ることができる。その結果として、前述した強接合領域２４の拡大を図り、被接合面３とワイヤ２との接合強度を十分に確保することが可能となる。
また、強接合領域２４の面積拡大のために、従来のように、被接合面３に対するワイヤ２の圧接力を強くしたり、超音波振動の付与時間を長く設定したりする必要もないため、ワイヤボンディングの際に被接合面３をなす電極パッドに対してダメージを与えたり、電極パッド下の半導体チップの回路にダメージを与える等の不具合も抑えることができる。

さらに、このワイヤボンディング装置によれば、従来のワイヤボンディングの手法と比較して、被接合面３に接合されたワイヤ２の接合部分２３の平面視形状を幅の狭い形状に形成することができる。
すなわち、従来のワイヤボンディング方法では、ワイヤ２の接合部分２３の平面視形状が、ワイヤ２の長手方向の中途部分２２が最も幅広となる単純な楕円形状にしか形成されない。これに対して、本実施形態のワイヤボンディング装置では、図５に示すように、ワイヤ２の接合部分２３の平面視形状が、二つの楕円形状をワイヤ２の長手方向に配列した形状を呈し、楕円形状の幅広部分が二つに分散されているため、この幅広部分の幅寸法を従来よりも小さく抑えることができる。この場合、例えば被接合面３の領域が幅狭であっても、ワイヤ２の接合部分２３を被接合面３の領域内に収めることが可能となる。

なお、超音波振動を用いたワイヤボンディング方法では、超音波振動の振動中心に位置するワイヤ２部分が常時圧接されていると、ワイヤ２の他の部分と比較して被接合面３に対する接合強度が高くなりやすい。このことに対し、本実施形態のワイヤボンディング装置では、逃がし溝１２が上記振動中心と重なる位置（中間位置１３）に形成されているため、超音波振動の振動中心に位置するワイヤ２部分（中途部分２２）は、超音波振動を付与したときのみに圧接される。したがって、ワイヤ２と被接合面３との接合強度の均一化をより確実に図ることができる。

また、本実施形態のワイヤボンディング装置では、収容溝１１の内面１５と逃がし溝１２の内面１６との角部１４が丸みを帯びているため、超音波振動を付与する際に、収容溝１１の内面１５と逃がし溝１２の内面１６との角部１４によってワイヤ２が傷つくことを防止することができる。
さらに、逃がし溝１２の長手寸法が、収容溝１１の幅方向の中間から両端に向かうにしたがって漸次短くなるように設定されているため、収容溝１１の幅方向の両端において、収容溝１１の内面１５と逃がし溝１２の内面１６との角部１４に、容易に丸みを持たせることができる。

〔第二実施形態〕
次に、図６を参照して本発明の第二実施形態について説明する。
この実施形態に係るワイヤボンディング装置は、図６に示すように、第一実施形態のワイヤボンディング装置と比較して、ボンディングツール１に形成される逃がし溝１２の平面視形状のみが異なっている。すなわち、このワイヤボンディング装置では、逃がし溝１２の長手寸法が、収容溝１１の幅方向にわたって一定とされている。

本実施形態のワイヤボンディング装置によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
なお、本実施形態のワイヤボンディング装置では、第一実施形態のワイヤボンディング装置と比較して、収容溝１１の内面１５と逃がし溝１２の内面１６との角部に丸みを持たせることは面倒になるものの、超音波振動を付与する前にボンディングツール１によりワイヤ２を被接合面３に圧接した状態において、ボンディングツール１により圧接されないワイヤ２の中途部分２２の領域をワイヤ２の長手方向に広げることができる。

〔第三実施形態〕
次に、図７を参照して本発明の第三実施形態について説明する。
本実施形態に係るワイヤボンディング装置は、図７に示すように、第一実施形態のワイヤボンディング装置と比較して、ボンディングツール１に形成される逃がし溝１２の断面形状のみが異なっている。
すなわち、このワイヤボンディング装置では、逃がし溝１２の断面形状が円弧状に形成されている。なお、逃がし溝１２の幅寸法が収容溝１１と同等に設定されていること、収容溝１１の内面１５を基準とした逃がし溝１２の深さ寸法が収容溝１１よりも大きく設定されていること、及び、収容溝１１の断面形状がＶ字状であることは、いずれも第一実施形態のものと同様である。
なお、逃がし溝１２の断面形状を円弧状に形成することは、第二実施形態にも適用することが可能である。

本実施形態のワイヤボンディング装置によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、収容溝１１の断面形状をＶ字状とすると共に、逃がし溝１２の断面形状を円弧状に形成することで、ボンディングツール１の先端面１ａを基準とした逃がし溝１２の深さ寸法を小さく設定しても、収容溝１１の内面１５を基準とした逃がし溝１２の深さ寸法を大きく設定することが可能となる。具体的に言えば、例えば図８に示すように、ボンディングツール１の先端面１ａを基準とした逃がし溝１２の深さ寸法を収容溝１１の深さ寸法と同等に設定しても、収容溝１１の内面１５から窪むように逃がし溝１２を形成することができる。

〔第四実施形態〕
次に、図９を参照して本発明の第四実施形態について説明する。
この実施形態に係るワイヤボンディング装置は、図９に示すように、第一実施形態のワイヤボンディング装置と比較して、ボンディングツール１に形成される逃がし溝１２の数等が異なっている。
すなわち、このワイヤボンディング装置では、逃がし溝１２が、ワイヤ２の長手方向に互いに間隔をあけて複数（図示例では三つ）形成されている。なお、ボンディングツール１の先端面１ａを基準とした各逃がし溝１２の深さ寸法は、いずれも収容溝１１よりも大きく設定されている。

そして、一つの逃がし溝１２Ａ（第一逃がし溝１２Ａ）は、第一実施形態と同様に、ボンディングツール１や収容溝１１の長手方向の中央部分（中間位置１３）に形成されている。また、残りの複数の逃がし溝１２Ｂ，１２Ｃ（第二逃がし溝１２Ｂ及び第三逃がし溝１２Ｃ）は、第一逃がし溝１２Ａの両側に配されている。なお、図示例においては、残りの逃がし溝１２Ｂ，１２Ｃの各深さ寸法が、第一逃がし溝１２Ａよりも小さく設定されているが、これに限ることはなく、例えば第一逃がし溝１２Ａよりも大きく設定されてもよいし、例えば第一逃がし溝１２Ａと同等に設定されてもよい。
このように逃がし溝１２を複数形成することは、第二〜第三実施形態に記載したいずれのボンディングツール１にも適用することが可能である。

このワイヤボンディング装置では、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、このワイヤボンディング装置では、ワイヤ２を圧接する収容溝１１の内面１５をボンディングツール１の長手方向に三つ以上（図示例では四つ）に分けることができるため、ボンディングツール１によって圧接されるワイヤ２の被圧接部分２１（図５等参照）をさらに多数に分けることができる。したがって、超音波振動を付与する際に、被接合面３に対するワイヤ２の圧接の均一化をさらに図ることができる。
さらに、ワイヤ２の被圧接部分２１をさらに多数に分けることができるため、第一実施形態のワイヤボンディング装置と比較して、被接合面３に接合されたワイヤ２の接合部分の平面視形状をさらに幅の狭い形状に形成することも可能となる。

〔第五実施形態〕
次に、図１０〜１３を参照して本発明の第五実施形態について説明する。
図１０〜１２に示すように、この実施形態に係る各ワイヤボンディング装置のボンディングツール４には、第一実施形態と同様に、その平坦な先端面４ａから窪むワイヤ５用の収容溝４１が形成されている。
収容溝４１は、ワイヤ５の長手方向（図１０〜１２（ａ），（ｂ）における紙面左右方向）に延びており、この収容溝４１の長手方向の両端はボンディングツール４の両側面に開口している。また、この収容溝４１では、ボンディングツール４の先端面４ａからの深さ寸法が、ワイヤ５の直径よりも小さく設定されている。このため、図１０〜１２（ａ），（ｃ），（ｄ）に示すように、収容溝４１内にはワイヤ５の一部のみが収容され、ワイヤ５の残部はボンディングツール４の先端面４ａから突出することになる。

そして、ワイヤ５の長手方向に直交する収容溝４１の断面形状は、ワイヤ５の長手方向に沿って変化している。以下、収容溝４１の断面形状について図１０〜１２に示す実施例毎に詳細に説明する。
〔第一実施例〕
図１０（ａ）〜（ｄ）に示すボンディングツール４の収容溝４１は、ボンディングツール４の長手方向にわたって幅寸法や深さ寸法を含む断面形状が一定とされた本体溝部４７の幅方向の両側部に、収容溝４１の幅寸法を広げるための拡幅溝部４８を連ねるように形成して構成されている。なお、図示例では、ワイヤ５の長手方向に直交する本体溝部４７の断面形状が、円弧状に形成されているが、例えば第一実施形態と同様に、Ｖ字状に形成されてもよい。また、本体溝部４７の幅寸法は、ワイヤ５の直径よりも大きく設定されているが、例えばワイヤ５の直径と同等に設定されてもよいし、あるいは、ワイヤ５の直径よりも小さく設定されてもよい。

拡幅溝部４８の幅寸法及び深さ寸法は、ボンディングツール４の長手方向の中央部分（中間位置４３の近傍）から、ボンディングツール４の長手方向の一端（図１０（ｂ）における紙面左側の端部）に向かうにしたがって、漸次大きくなるように設定されている。これによって、収容溝４１は、その幅寸法及び断面積がボンディングツール４の中央部分から一端に向かうにしたがって漸次大きくなるように形成されている。なお、拡幅溝部４８の深さ寸法は、本体溝部４７の深さ寸法よりも小さく設定されているため、収容溝４１の深さ寸法は変化しない。

以上のように構成されたボンディング装置を用いて、第一実施形態と同様にワイヤ５を被接合面６に接合した場合には、図１０（ｅ）に示すように、ワイヤ５の接合部分５３の平面視形状が、ワイヤ５の長手方向に沿って接合部分５３の幅寸法が漸次変化するような形状となる。
具体的に説明すれば、ワイヤ５の接合部分５３のうち、拡幅溝部４８によって幅広とされた収容溝４１の内面４５によって圧接された部分（図１０（ｅ）における左側部分）では、接合の際に潰されるワイヤ５が拡幅溝部４８に入り込むため、ボンディングツール４によって圧接される強さが小さくなる。その結果、拡幅溝部４８によって幅広とされた収容溝４１の内面４５によって圧接されたワイヤ５の接合部分５３では、その幅寸法が小さくなる。

一方、ワイヤ５の接合部分５３のうち、拡幅溝部４８が形成されていない幅の狭い収容溝４１の内面４５によって圧接された部分（図１０（ｅ）における右側部分）では、接合の際にボンディングツール４によって圧接される強さが、幅広とされた収容溝４１の部分に対応するワイヤ５の接合部分５３と比較して大きくなる。その結果、幅の狭い収容溝４１の内面４５によって圧接されたワイヤ５の接合部分５３では、その幅寸法が大きくなる。
以上のことから、ワイヤ５の接合部分５３全体の平面視形状は、接合部分５３の幅寸法が最大となる部分が、接合部分５３の中央部分よりもワイヤ５の長手方向の一方側（図１０（ｅ）における接合部分５３の右側部分）に寄せられた形状を呈することになる。

〔第二実施例〕
図１１（ａ）〜（ｄ）に示すボンディングツール４の収容溝４１は、第一実施例と同様の本体溝部４７及び拡幅溝部４８によって構成されているが、拡幅溝部４８が二つ形成されている点で、第一実施例のものと相違している。
すなわち、この実施例の収容溝４１には、ボンディングツール４の長手方向の中央部分（中間位置４３の近傍）から、ボンディングツール４の長手方向の一端に向かうにしたがって漸次大きくなる第一拡幅溝部４８Ａ、及び、ボンディングツール４の長手方向の他端に向かうにしたがって漸次大きくなる第二拡幅溝部４８Ｂの計二つが形成されている。なお、図示例では、二つの拡幅溝部４８がワイヤ５の長手方向に互いに間隔をあけて配されているが、例えば連なるように形成されていてもよい。

以上のように構成されたボンディング装置を用いて、第一実施形態と同様にワイヤ５を被接合面６に接合した場合、ワイヤ５の接合部分５３の平面視形状は、図１１（ｅ）に示すように、第一実施例と同様にワイヤ５の長手方向に沿って接合部分５３の幅寸法が漸次変化するものの、第一実施例とは異なる形状を呈する。
具体的に説明すれば、この実施例ではボンディングツール４の長手方向の両端に拡幅溝部４８が形成されているため、ワイヤ５の接合部分５３のうちワイヤ５の長手方向の両端部分では、接合の際にボンディングツール４によって圧接される強さが小さくなり、その幅寸法が小さくなる。一方、ワイヤ５の接合部分５３のうちワイヤ５の長手方向の中央部分では、接合の際にボンディングツール４によって圧接される強さがワイヤ５の長手方向の両端部分よりも大きくなり、その幅寸法が大きくなる。
その結果として、ワイヤ５の接合部分５３の平面視形状は、楕円形状に形成されることに加え、楕円形状のうち幅寸法が最大となる中央部分に幅方向に突出する突起が形成された形状を呈する。

〔第三実施例〕
図１２（ａ）〜（ｄ）に示すボンディングツール４の収容溝４１は、その深さ寸法がボンディングツール４の長手方向の一端から他端に向かうにしたがって漸次大きくなるように設定されている。なお、図示例では、ワイヤ５の長手方向に直交する収容溝４１の断面形状が円弧状に形成されているが、例えば第一実施形態と同様に、Ｖ字状に形成されてもよい。また、収容溝４１の幅寸法は、ワイヤ５の直径よりも大きく設定されているが、例えばワイヤ５の直径と同等に設定されてもよいし、あるいは、ワイヤ５の直径よりも小さく設定されてもよい。

以上のように構成されたボンディング装置を用いて、第一実施形態と同様にワイヤ５を被接合面６に接合した場合には、図１２（ｅ）に示すように、第一、第二実施例と同様にワイヤ５の長手方向に沿って接合部分５３の幅寸法が漸次変化するものの、第一、第二実施例とは異なる形状を呈する。
具体的に説明すれば、収容溝４１の深さ寸法が大きくなる程、接合の際にボンディングツール４によってワイヤ５を圧接する強さが小さくなるため、ワイヤ５の接合部分５３の平面視形状は、ワイヤ５の長手方向の一端から他端に向けてその幅寸法が漸次小さくなる形状を呈する。

なお、これら第一〜第三実施例のワイヤボンディング装置では、収容溝４１の各形状に基づくワイヤ５の接合部分５３の平面視形状の特徴を分かり易くするために、第一〜第四実施形態に記載の逃がし溝を省いているが、本実施形態のボンディングツール４には、これら逃がし溝を適宜適用することができる。
具体的に説明すれば、例えば図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ボンディングツール４の長手方向の中央部分（中間位置４３）に位置する本体溝部４７に、第一実施形態と同様の逃がし溝４２を形成してもよい。この構成のボンディングツール４を用いてワイヤ５を被接合面６に接合した場合には、図１３（ｄ）に示すように、ワイヤ５の接合部分５３の平面視形状が、図１０（ｅ）のように接合部分５３の最大幅寸法がワイヤ５の長手方向の中央部分から一方側にオフセットされた形状に、ワイヤ５の長手方向の中央部分に括れを加えた形状を呈する。

以上説明したように、本実施形態のワイヤボンディング装置によれば、ワイヤ５の長手方向に直交する収容溝４１の断面形状をワイヤ５の長手方向に沿って変化させることで、ワイヤ５の接合部分５３の平面視形状もワイヤ５の長手方向に沿って変化する形状となるため、例えば図１０〜１２（ｅ）や図１３（ｄ）に示すように、被接合面６の領域の大きさや形状に制限があったとしても、被接合面６の平面視形状に合わせるように、ワイヤ５の接合部分５３の平面視形状を適宜変更することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第一〜第四実施形態においては、収容溝１１の断面形状がＶ字状に形成されるとしたが、第五実施形態の本体溝部４７と同様に、例えば円弧状に形成されてもよい。また、収容溝１１及び逃がし溝１２の断面形状は、同じＶ字状あるいは円弧状に形成されてもよいが、例えば互いに異なる形状を呈していてもよい。

また、全ての実施形態において、超音波振動の振動中心や逃がし溝１２，４２の形成位置は、ボンディングツール１，４の長手方向の中間位置１３，４３に一致することに限らず、例えば中間位置１３，４３からボンディングツール１，４の長手方向にずれた位置であってもよい。ただし、逃がし溝１２，４２の形成位置は、振動中心に一致させることがより好ましい。また、逃がし溝１２，４２を複数形成した構成では、少なくとも任意の一つの逃がし溝１２，４２を振動中心に一致させることが好ましい。
さらに、全ての実施形態において、被接合面３，６は、半導体チップ等の電極パッドの面に限らず、少なくともワイヤ２，５を接合する面であればよく、例えばワイヤ２，５によって半導体チップに電気接続されるリード等の外部端子の面であってもよい。

１，４ ボンディングツール
１ａ，４ａ 先端面
２，５ ワイヤ
３，６ 被接合面
１１，４１ 収容溝
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，４２ 逃がし溝
１３，４３ 中間位置
１４ 角部
１５，４５ 内面（圧接面）
１６ 内面

Claims (5)

1. ボンディングツールによりワイヤを被接合面に圧接した状態で、前記ボンディングツールを前記ワイヤの長手方向に超音波振動させることにより、前記ワイヤを前記被接合面に接合するワイヤボンディング装置であって、
   前記ボンディングツールは、その先端面から窪むと共に前記ワイヤの長手方向に延びるように形成され、かつ、前記先端面からの深さ寸法が前記ワイヤの直径よりも小さく設定された収容溝と、当該収容溝の内面からさらに窪んで形成された逃がし溝とを備え、
   前記収容溝の内面が、前記逃がし溝によって前記ワイヤの長手方向に複数に分割されていることを特徴とするワイヤボンディング装置。
2. 前記逃がし溝が、前記超音波振動の振動中心と重なる位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
3. 前記逃がし溝が、前記長手方向に互いに間隔をあけて複数配列されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤボンディング装置。
4. 前記収容溝の内面と前記逃がし溝の内面との角部が、丸みを帯びていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワイヤボンディング装置。
5. 前記長手方向に直交する前記収容溝の断面形状が、前記長手方向に沿って変化していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のワイヤボンディング装置。

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