(57)【要約】【課題】ワイヤの表面の付着物などの初期状態に依らずに安定したボンディングを可能とするワイヤボンド装置、および当該ワイヤボンド装置を用いた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ワイヤボンド装置１００は、ワイヤ供給部１と、ツール４と、除去機構７とを備える。ワイヤ供給部１はワイヤ１０を供給する。ツール４はワイヤ供給部１の供給するワイヤ１０を接合対象物９６，９９上に接触させる。除去機構７はワイヤ供給部１から供給されるワイヤ１０の表面の少なくとも一部を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤを供給するワイヤ供給部と、
前記ワイヤ供給部の供給する前記ワイヤを接合対象物上に接触させるツールと、
前記ワイヤ供給部から供給される前記ワイヤの表面の少なくとも一部を除去する除去機構とを備える、ワイヤボンド装置。
【請求項２】
前記除去機構は除去部を含み、
前記除去部は、前記ワイヤの表面に接触可能な接触部である、請求項１に記載のワイヤボンド装置。
【請求項３】
前記接触部は平面形状である、請求項２に記載のワイヤボンド装置。
【請求項４】
前記接触部には研磨剤が配置されている、請求項２または３に記載のワイヤボンド装置。
【請求項５】
前記除去機構は除去部を含み、
前記除去部は、前記ワイヤと間隔をあけて前記ワイヤの表面の一部を除去可能な部分である、請求項１に記載のワイヤボンド装置。
【請求項６】
前記ワイヤ供給部の一部の領域には、前記ワイヤ供給部内を通る前記ワイヤの表面の少なくとも一部を露出する孔部が形成されており、
前記除去部は前記孔部内に嵌挿されている、請求項２〜５のいずれか１項に記載のワイヤボンド装置。
【請求項７】
前記除去機構の前記除去部は、前記ワイヤの延びる方向に交差する断面における前記ワイヤの外周方向において互いに間隔をあけて複数配置される、請求項２〜６のいずれか１項に記載のワイヤボンド装置。
【請求項８】
前記除去機構の前記除去部は、前記ワイヤの延びる方向に交差する断面における前記ワイヤの外周方向における１周の全体に配置される、請求項２〜６のいずれか１項に記載のワイヤボンド装置。
【請求項９】
前記除去部は前記ワイヤ供給部内に配置される、請求項６〜８のいずれか１項に記載のワイヤボンド装置。
【請求項１０】
接合対象物を準備する工程と、
請求項１〜９のいずれか１項に記載のワイヤボンド装置を用いて、前記ワイヤ供給部から供給されるワイヤの表面の少なくとも一部を除去する工程と、
前記除去する工程の後、前記表面の少なくとも一部が除去された前記ワイヤの部分を前記接合対象物上に接合する工程とを備える、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンド装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品本体と、電子部品の外部に向けて引き出されるリードとをワイヤにて電気的に接続する方法として、パワーモジュールなどの半導体装置では、いわゆるワイヤボンディングがよく用いられる。ワイヤボンディングにおいてはワイヤが、ボンディングツールなどにより、超音波接続法または熱圧着法などを用いて接続される。
【０００３】
ところで、一般的にワイヤボンディングにおいて、ワイヤは接合面と接触しながら接合面に沿う方向に振動する。この振動の強さは接合面との接触面積によって異なる。接触面積は接合プロセスが進むにつれて増加する。このため、接合プロセスの段階に応じて、最適な振動の強さが変化する。
【０００４】
アルミニウムで形成されたワイヤのボンディングにおいて、始めからワイヤを変形することにより、ワイヤの接合対象物への圧着時に接合対象物に加わるストレスを低減させる技術が、たとえば特開２００１−２４４２９１号公報（特許文献１）にて提案されている。特開２００１−２４４２９１号公報においてはワイヤ変形ツールが設けられる。ワイヤ変形ツールは、ワイヤの延びる方向に交差する断面が、一方向にて圧縮により短い寸法となり他の一方向にて引き延ばされ長い寸法となるようにワイヤを変形する。このようにすれば、ボンディング工程の始めから接合対象物との接触面積が比較的大きくなるため、接合プロセスが進んでもワイヤと接合面との接触面積の変化が小さい。このため、ボンディング時の接合対象物に加わるストレスが低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４４２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ワイヤボンディングにおいては、ワイヤの表面に付着している酸化膜および他の付着物などにより、接合対象物に対する接合強度、接合対象物に与えるストレス、および接合面へのダメージが変化する。つまりワイヤボンディングにおいては、上記付着物などにより、接合対象物との接合強度などに影響を及ぼす恐れがある。これにより、個々のワイヤ間で接合強度などに大きなばらつきが生じ、安定した接合ができなくなる可能性がある。特開２００１−２４４２９１号公報においてはこのような問題の解決手段について開示されていない。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みなされたものである。その目的は、ワイヤの表面の付着物などの初期状態に依らずに安定したボンディングを可能とするワイヤボンド装置、および当該ワイヤボンド装置を用いた半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に従ったワイヤボンド装置は、ワイヤ供給部と、ツールと、除去機構とを備える。ワイヤ供給部はワイヤを供給する。ツールはワイヤ供給部の供給するワイヤを接合対象物上に接触させる。除去機構はワイヤ供給部から供給されるワイヤの表面の少なくとも一部を除去する。
【０００９】
本開示に従った半導体装置の製造方法においては、まず接合対象物が準備される。上記のワイヤボンド装置を用いて、ワイヤ供給部から供給されるワイヤの表面の少なくとも一部が除去される。上記除去する工程の後、表面の少なくとも一部が除去されたワイヤの部分が接合対象物上に接合される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ワイヤの表面の付着物などの初期状態に依らずに安定したボンディングを可能とするワイヤボンド装置、および当該ワイヤボンド装置を用いた半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。
【図４】実施の形態１のワイヤボンド装置を用いたワイヤの接合方法を概略的に示すフローチャートである。
【図５】図４の除去工程を示す概略拡大断面図である。
【図６】実施の形態１の変形例のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。
【図７】実施の形態２のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。
【図８】実施の形態３のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。
【図９】実施の形態４のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う部分の概略断面図である。
【図１１】図９のＸＩ−ＸＩ線に沿う部分の概略断面図である。
【図１２】実施の形態４の変形例のワイヤボンド装置の特徴部分を示す概略断面図である。
【図１３】実施の形態５のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。なお説明の便宜上、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向が導入されている。
【００１３】
実施の形態１．
まず実施の形態１のワイヤボンド装置の構成について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、実施の形態１のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。なお図１においては説明の便宜上、部分的に外側から見えない領域の構成を示している場合がある。このことは以降の図１と同様の構成を示す各図においても同じである。
【００１４】
図１〜図３を参照して、実施の形態１のワイヤボンド装置１００は、ワイヤ供給部としてのワイヤガイド１と、ツール４と、除去機構７とを主に備えている。ワイヤガイド１は、図１の鉛直方向であるＺ方向よりやや傾斜した方向に延びている。ワイヤガイド１のたとえばＺ方向の下側の端部は一方の端部１ａである。ワイヤガイド１のたとえばＺ方向の上側の端部は他方の端部１ｂである。ワイヤガイド１の内部には空洞１ｃが形成されている。空洞１ｃは一方の端部１ａから他方の端部１ｂまでワイヤガイド１の延びる方向に沿って延びる。つまり空洞１ｃはワイヤガイド１を貫通する。ワイヤガイド１の延びる方向に交差する断面積は、一方の端部１ａ側において他方の端部１ｂ側よりも小さくなっている。つまり当該断面積は、ワイヤガイド１の一方の端部１ａ側から他方の端部１ｂ側に向けて漸次大きくなっている。このことは図１において、一方の端部１ａの幅が他方の端部１ｂの幅よりも小さく描かれることで示されている。ただしこのような構成に限らず、ワイヤガイド１は一方の端部１ａから他方の端部１ｂまで断面積がほぼ等しくてもよい。あるいはワイヤガイド１は他方の端部１ｂ側において一方の端部１ａ側よりも断面積が小さくてもよい。
【００１５】
ワイヤガイド１は、ワイヤガイドホルダ１１により、ワイヤボンド装置１００内で固定されている。ワイヤガイドホルダ１１は、ワイヤボンド装置１００の全体をなす図示省略された筐体に固定された部材である。ワイヤガイドホルダ１１はワイヤガイド１に接触し、これをワイヤボンド装置１００内で固定する。ワイヤガイドホルダ１１は、たとえばＺ方向に沿って延びている。ワイヤガイドホルダ１１はＺ方向の下部において屈曲し、たとえばＹ方向の正側および負側からワイヤガイド１を挟み込む構成であってもよい。ただしこのような構成に限られない。たとえばワイヤガイドホルダ１１は、ワイヤガイド１の延びる方向に交差する断面におけるワイヤガイド１の周囲を１周するように配置され、ワイヤガイド１を囲む構成であってもよい。
【００１６】
ワイヤガイド１の空洞１ｃ内にはワイヤ１０の細線が通っている。ワイヤ１０はたとえば銅により形成されている。ワイヤ１０は、通常はその延びる方向に交差する断面が円形または楕円形である。ワイヤ１０は、他方の端部１ｂの外側から空洞１ｃ内に入り、空洞１ｃ内を他方の端部１ｂから一方の端部１ａまで通り、一方の端部１ａからワイヤガイド１の外側に出ている。一方の端部１ａからワイヤガイド１の外側に出たワイヤ１０の部分は、接合対象物に供給される。接合対象物すなわちワイヤ１０が接合される対象物は、たとえば図１における基板９９、またはその上に接合されたチップ９６である。
【００１７】
ツール４は、ワイヤガイド１が接合対象物に供給するワイヤ１０を接合対象物上に接触させる。ツール４は、たとえばＺ方向に沿って延びている。ツール４のＺ方向の最下部は、一方の端部１ａからワイヤガイド１の外側に出たワイヤ１０に接触する。すなわち一方の端部１ａから外側に出たワイヤ１０の部分は、ツール４の真下の領域に導かれる。ツール４は、これに接触するワイヤ１０を、チップ９６の上に接触するように、Ｚ方向下側へ押さえつける。ツール４は、ワイヤ１０をチップ９６などの上に接触させた状態で、ワイヤ１０に振動を与える。
【００１８】
ツール４の最下部は、図２に示すように、たとえばツール４の本体部が欠けた溝部４ａを有している。この溝部４ａはツール４の最下面から上側に向けて形成されている。また溝部４ａはＸ方向についての全体に亘り形成されている。これにより溝部４ａはその内部に、Ｘ方向に延びるワイヤ１０を通すことが可能な態様を有する。言い換えればワイヤ１０は溝部４ａにおいてツール４を貫通可能な態様を有する。溝部４ａはツール４の最下部から上方へ向かうにつれて徐々に幅および断面積が小さくなっている。つまり溝部４ａは内壁面がＺ方向に対して傾斜するテーパ形状を有している。ただし図２に示す溝部４ａの形状は一例であり、これに限られない。
【００１９】
実施の形態１において、除去機構７は、たとえばワイヤガイド１の外側に取り付けられている。図１の除去機構７は、ワイヤガイド１の延びる方向に沿って延びる本体部分を有している。しかし除去機構７はこのような構成に限られない。除去機構７の本体部分は、たとえばネジ１４により、ワイヤガイドホルダ１１に固定されている。ネジ１４により除去機構７は、ワイヤガイド１に対して固定されている。除去機構７は、ワイヤボンド装置１００の一方の端部１ａ側から外側に出ることによりワイヤガイド１から供給されるワイヤ１０の表面の少なくとも一部を除去する。除去機構７には、実際にワイヤ１０の表面の少なくとも一部を除去する除去部としての接触部が含まれている。この接触部は、ワイヤ１０の表面に接触可能な部分である。なおワイヤボンド装置１００はたとえばワイヤガイドホルダ１１を有さず、除去機構７がネジ１４によりワイヤガイド１に固定されてもよい。
【００２０】
実施の形態１での接触部は切削部７ａである。切削部７ａはワイヤ１０の表面に接触しながらこれを切削する。これにより切削部７ａは、ワイヤ１０の表面の少なくとも一部を除去する。切削部７ａはたとえば、表面が平面形状を有していることが好ましい。言い換えれば切削部７ａは、特にワイヤ１０に接触して表面を除去する部分が、図３に示すように平面形状であることが好ましい。特に切削部７ａのワイヤ１０に接触して表面を接触する部分は、平面形状のなかでも特に幅が非常に狭く直線状に近い形状である。この形状は、鋭利なエッジ部を形成している。このように平面形状を有する切削部７ａの接触によりワイヤ１０の表面の一部が除去される。
【００２１】
図３においては切削部７ａによりワイヤ１０が削られる位置の断面態様が示される。図２においては切削部７ａによりワイヤ１０が削られる位置よりもワイヤ１０の下流側の位置の断面態様が示される。したがって特に図２においては、切削部７ａにより削られたワイヤ１０の態様が示される。図２および図３に示すようにワイヤ１０は、切削部７ａに接触する側の表面が除去された部分が、平面形状の被除去部１０ａとして形成される。なおここで平面形状とは、完全な平面に限らず、多少の反りまたは極微細な凹凸を含むが全体としてほぼ平面である場合を含むものとする。
【００２２】
図３に示すように、除去機構７の本体部分は、その内部にくず収納部７ｃを有している。くず収納部７ｃは除去機構７の本体部分の内部に設けられた空洞部分である。くず収納部７ｃは、除去機構７の切削部７ａがワイヤ１０の表面を切削することにより形成された切削くずを収納する。
【００２３】
その他、図１のワイヤボンド装置１００は、カッター１７を備えている。カッター１７はワイヤ１０をカットする部材である。
【００２４】
以上のワイヤボンド装置１００を構成する各部材の材料はたとえば以下の通りである。ワイヤガイド１はＳＵＳまたは樹脂材料により形成される。ツール４は超硬質合金により形成される。除去機構７の本体部分はＳＵＳまたは超硬質合金により形成される。ワイヤガイドホルダ１１はＳＵＳにより形成される。
【００２５】
上記のワイヤボンド装置１００は、パワーモジュールなどの半導体装置におけるワイヤ１０での電気的な接続部を形成する工程に用いられる。つまり上記のワイヤボンド装置１００は、半導体装置の製造方法に用いられる。次に、図４〜図５、および必要に応じて上記図１〜図３を用いて、半導体装置の製造方法に含まれる、実施の形態１のワイヤボンド装置１００を用いたワイヤ１０の接合方法について説明する。
【００２６】
図４は、実施の形態１のワイヤボンド装置を用いたワイヤの接合方法を概略的に示すフローチャートである。図４を参照して、まず接合対象物が準備される、準備工程（Ｓ１０）がなされる。具体的には接合対象物として、図１に示すような、基板９９とチップ９６とからなる、半導体装置となるべき部材が準備される。
【００２７】
次に除去工程（Ｓ２０）がなされる。具体的には上記のワイヤボンド装置１００により、ワイヤ１０は、ワイヤガイド１の空洞１ｃ内を通り一方の端部１ａから外へ出る。ワイヤガイド１の外に出たワイヤ１０は接合対象物である基板９９またはチップ９６に接合するために基板９９またはチップ９６に供給される。ワイヤガイド１の外に出たワイヤ１０の部分は、チップ９６などに供給される前に、その表面の少なくとも一部が除去される。
【００２８】
ワイヤガイド１内からのワイヤ１０の供給は以下のようになされる。たとえばワイヤ１０の交換後初めてボンディング工程を行なうとき、およびトラブルからの復旧時など、ワイヤ１０がツール４の溝部４ａ内から外れた後の初回は、手動でワイヤ１０がワイヤガイド１内から引き出される。引き出されたワイヤ１０は図１および図２のようにツール４の最下部の溝部４ａ内に手動で設置される。ただしそれ以外のとき、すなわちワイヤ１０がチップ９６などにボンディングされた後においては以下のようになされる。ボンディングされたボンド点から、ワイヤ１０が取り付けられたツール４が次にボンディングすべき位置の真上まで移動する。このときのツール４の移動に伴いツール４の溝部４ａに取り付けられたワイヤ１０は引っ張られる。この引張られる力により、ワイヤガイド１内のワイヤ１０は、ワイヤガイド１の一方の端部１ａからその外側に引き出される。引き出されたワイヤ１０は順次、ツール４の溝部４ａ内を通るように移動する。これによりワイヤガイド１内からワイヤ１０が供給される。
【００２９】
図５は、図４の除去工程を示す概略拡大断面図である。図５を参照して、ワイヤガイド１の一方の端部１ａから図中矢印Ｆのように外側に引き出されたワイヤ１０は、切削部７ａの表面に接触する。より具体的には、ワイヤ１０のＺ方向の下側の表面すなわち図５の概ね右下側のワイヤ下面１０ｂが、切削部７ａの表面に接触する。特にワイヤ下面１０ｂは、切削部７ａ側に押圧するような位置となることが好ましい。このような位置関係となるように、ワイヤガイド１および除去機構７が配置される。超硬材料またはＳＵＳからなる切削部７ａの、幅が狭く尖った平面形状であるエッジ部にワイヤ下面１０ｂが押し当てられながら、ワイヤ１０がさらに引き出される。このときワイヤ１０の移動により擦り取られたワイヤ下面１０ｂはワイヤ表面くず１０ｃとして形成される。ワイヤ表面くず１０ｃは除去機構７のくず収納部７ｃ内に収納される。
【００３０】
切削部７ａはワイヤ１０が排出されるワイヤガイド１の一方の端部１ａに隣接する領域に設置されることが好ましい。これによりワイヤ１０のＺ方向の上側の表面すなわち図５の概ね左上側のワイヤ上面１０ｄはその上側に配置されるワイヤガイド１により、上方から下方への力を受ける。この上方から下方への力は、ワイヤ下面１０ｂが切削部７ａ側に押圧する力を及ぼしたときにその反作用である切削部７ａからワイヤ１０への力によりワイヤ１０が切削部７ａに対して上方へ逃げてしまいワイヤ１０が切削部７ａに擦られないとの不具合を抑制する。ワイヤガイド１はワイヤ上面１０ｄに、ワイヤ１０が切削部７ａを押圧する方向の力を及ぼす。この力は切削部７ａからの反作用と釣り合い、ワイヤ１０が意図せぬ方向へ動くことを防ぐ押さえ力である。したがってワイヤガイド１のワイヤ１０への押さえ力により、ワイヤ下面１０ｂを確実に切削部７ａに押し当て、ワイヤ下面１０ｂが切削部７ａを削り落とす力を確保できる。
【００３１】
表面が切削により除去されたワイヤ１０の部分は、ツール４の移動により引張られるためさらに引き出され、ツール４の溝部４ａ内に達する。この状態で、表面の一部が除去された溝部４ａ内のワイヤ１０の部分が、接合対象物に接合される接合工程（Ｓ３０）がなされる。
【００３２】
具体的には、ツール４を含む、ワイヤボンド装置１００の上下方向に駆動可能な部材の全体がＺ方向の下側に降りる。ツール４の下降により、溝部４ａ内のワイヤ１０は、チップ９６上または基板９９上などへ押し付けられる。この状態でツール４がＸＹ平面に沿う方向に振動する。この振動はたとえば超音波振動であってもよい。これにより、溝部４ａ内のワイヤ１０は、チップ９６上または基板９９上に振動するように擦り付けられる。このようにしてワイヤ１０はチップ９６上または基板９９上に接合される。
【００３３】
ワイヤ１０の接合後は、カッター１７によってワイヤ１０がカットされる。
次に、実施の形態１に至る背景となる比較例および課題について述べつつ、実施の形態１の作用効果について説明する。
【００３４】
本実施の形態に係るワイヤボンド装置１００は、ワイヤガイド１と、ツール４と、除去機構７とを備える。ワイヤガイド１はワイヤ１０を供給する。ツール４は、ワイヤガイド１の供給するワイヤ１０を接合対象物であるチップ９６または基板９９などの上に接触させる。除去機構７は、ワイヤガイド１から供給されるワイヤ１０の表面の少なくとも一部を除去する。
【００３５】
特にワイヤ１０がアルミニウム合金または銅により形成される場合、その表面上の酸化膜または付着物の存在により、接合性が阻害される。このためワイヤ１０への荷重および超音波の印加により、ワイヤ１０が変形する過程で酸化物および付着物が、ワイヤ１０と接合対象物との界面から排斥される。しかし接合工程と同時に酸化物等が排斥される比較例においては、すべてがワイヤ１０と接合対象物との界面から除去されることは難しく、その一部は当該界面に残留する。このため接合性の改善が十分でない可能性がある。
【００３６】
そこで本実施の形態のワイヤボンド装置１００は、除去機構７を有する。除去機構７により、接合対象物に接合しようとするワイヤ１０の表面に付着している酸化膜および他の付着物を、ワイヤ１０の接合前に除去することができる。つまり余分な介在物を挟んでいない状態でワイヤ１０を接合対象物に接合できる。このためワイヤ１０の初期状態の影響を受けることなく、ワイヤ１０を安定に接合することができる。このように接合の直前に除去工程を行なうことで、ワイヤ１０の接合部分の非常に高い品質を確保できる。
【００３７】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法においては、まず接合対象物としてのチップ９６または基板９９などが準備される。次に上記のワイヤボンド装置１００を用いて、ワイヤガイド１から供給されるワイヤ１０の表面の少なくとも一部が除去される。ワイヤ１０の表面の少なくとも一部が除去された後、当該表面の少なくとも一部が除去されたワイヤ１０の部分がチップ９６または基板９９などの上に接合される。この半導体装置の製造方法に置ける作用効果は、上記の本実施の形態のワイヤボンド装置１００の作用効果と同様であるため、その説明を繰り返さない。
【００３８】
上記ワイヤボンド装置１００において、除去機構７は除去部としての切削部７ａを含んでいる。切削部７ａは、ワイヤ１０の表面に接触可能な接触部である。このような構成であることが好ましい。このようにすれば、ワイヤ１０の表面が切削部７ａに押し付けながらたとえばワイヤガイド１の外に供給されることで、ワイヤ１０の表面の付着物などを確実に除去できる。このためワイヤ１０の初期状態の影響を受けることなく、ワイヤ１０を安定に接合することができる。このように接合の直前に除去工程を行なうことで、ワイヤ１０の接合部分の非常に高い品質を確保できる。
【００３９】
上記ワイヤボンド装置１００における上記接触部である切削部７ａは、特にワイヤ１０に接触して表面を除去する部分が、平面形状であることが好ましい。ここでの平面形状は、鋭利で幅の狭い直線状のエッジ部である。これにより、図２および図３に示すように、表面の少なくとも一部が除去されたワイヤ１０は、平面形状の被除去部１０ａを有するように形成される。
【００４０】
ここで、たとえば本実施の形態によらない比較例のボンディングにおいては、接合プロセスが進むにつれて、ワイヤと接合対象物との接触面積が変化する。具体的には、円形の断面のワイヤを接合する場合、接合プロセスの最も初期にはワイヤと接合対象物とはほぼ点接触する。しかし荷重および超音波の印加により時間の経過とともに、ワイヤと接合対象物との接触面積は徐々に増加する。これにより両者の接触部の単位面積あたりに加わる振動エネルギおよび面圧力は時間の経過とともに変化する。このため接合プロセスの最も初期に大きな振動エネルギを与えると、接合対象物の電極側に高いエネルギ密度が加わり、接合対象物の電極が変形するなどの問題が生じる。
【００４１】
たとえば比較例にて当該電極がパワーモジュールの電極である場合を考える。当該電極には、電極膜として通常はアルミニウム、ケイ素アルミニウム、銅、ニッケル、金などの膜が単層または複数層に形成される。その膜の直下にはシリコン、炭化ケイ素、窒化ガリウム、酸化ガリウムなどの結晶がリソグラフィなどのウェハプロセスにより微細加工された構造体が配置される。当該直下の構造体は脆性材料である。このため仮に電極膜が局所的に過大な変形を起こせば、微細加工された構造体が割れてしまうなどの不具合が生じる。このため慎重な電気的検査が必要となる分、製造工程が煩雑となる。
【００４２】
これに対して、本実施の形態のワイヤボンド装置１００においては、ワイヤ１０の表面の少なくとも一部を除去する切削部７ａが平面形状である。これにより、ワイヤ１０の表面は平面形状の被除去部１０ａを有する態様となる。したがってワイヤ１０の平面形状の表面部分の面積が、元々のワイヤ１０の表面における平面形状の部分の面積よりも大きくなる。このため平面形状の表面を有するチップ９６などの接合対象物に被除去部１０ａが接触した際に、被除去部１０ａを有さないワイヤ１０が接触した場合に比べて、ワイヤ１０とチップ９６との接触面積が大きくなる。したがって接合プロセスにおいて時間が経過しても両者間の接触面積の変化が小さくなる。よって接合面積の変化によるチップ９６などへのストレスの印加が低減される。またいずれの被除去部１０ａもその表面積がほぼ等しくなる。このことから、個々のワイヤ１０間のチップ９６などとの接触面積の差に起因する接合強度のばらつきを小さくできる。
【００４３】
さらに、以上により、ワイヤ１０の接合時に接合部に加わるエネルギは、被除去部１０ａを有さないワイヤ１０が接合される場合の接合部に加わるエネルギに比べて分散される。このため接合対象物の電極側に高いエネルギ密度が加わり、接合対象物の電極が変形するなどの問題を回避することができる。
【００４４】
次に、実施の形態１のワイヤボンド装置１００のさらなる構成要素、および実施の形態１の変形例のワイヤボンド装置について説明する。
【００４５】
再度図５を参照して、ワイヤボンド装置１００においては、吸引ホース２１が備えられることがより好ましい。吸引ホース２１は、その先端が、ワイヤガイド１の一方の端部１ａに隣接する領域を向くように配置されることが好ましい。その中でも特に、吸引ホース２１は切削部７ａを向くように配置されることが好ましい。吸引ホース２１は内部が真空状態とされることで、たとえばワイヤ表面くず１０ｃを吸引ホース２１側に導く吸引力を及ぼす。これにより、ワイヤ１０の表面の切削により生じるワイヤ表面くず１０ｃをより確実にくず収納部７ｃ内に導くことができる。このためワイヤ表面くず１０ｃがワイヤ１０の表面に付着することを抑制できる。
【００４６】
また図５に示すように、ワイヤボンド装置１００においては、エアブロー２４が設置されることがより好ましい。エアブロー２４は、その先端が、ワイヤガイド１の一方の端部１ａに隣接する領域を向くように配置されることが好ましい。その中でも特に、エアブロ−２４は切削部７ａを向くように配置されることが好ましい。これにより、エアブロー２４からエアがワイヤ表面くず１０ｃに向けて供給される。このためワイヤ表面くず１０ｃがワイヤ１０の表面に付着することを抑制できる。
【００４７】
図６は、実施の形態１の変形例のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。図６を参照して、実施の形態１の変形例のワイヤボンド装置１０１は大筋でワイヤボンド装置１００と同様の構成を有している。このためワイヤボンド装置１０１についてワイヤボンド装置１００と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の特徴等を有する限りその説明を繰り返さない。つまり以下ではワイヤボンド装置１０１のワイヤボンド装置１００と異なる点を中心に説明する。このことは以降の各実施の形態の各ワイヤボンド装置の説明においても同様である。
【００４８】
ワイヤボンド装置１０１においては、除去機構７の本体部分が、ネジ１４の代わりに駆動機構２７により、ワイヤガイドホルダ１１に固定されている。除去機構７は、ワイヤガイド１から排出されるワイヤ１０が切削部７ａに接触可能な位置となるように、ワイヤガイドホルダ１１に固定されている。
【００４９】
たとえばワイヤ１０の交換後初めてボンディング工程を行なうとき、およびトラブルからの復旧時など、ワイヤ１０がツール４の溝部４ａ内から外れている場合がある。この場合には、ワイヤ１０をワイヤガイド１の空洞１ｃ（図３参照）内に通し直すときに、切削部７ａはワイヤ１０から離しておく。ワイヤ１０がワイヤガイド１内に通し終えた後に、切削部７ａが再び空洞１ｃから出たワイヤ１０に接触するように配置される。このときの切削部７ａを含む除去機構７の固定手段はネジ１４でもよいが、駆動機構２７であってもよい。
【００５０】
図６の駆動機構２７は、切削部７ａを含む除去機構７を駆動させる部材である。駆動機構２７としては、たとえばエアシリンダまたはモータが用いられる。たとえばワイヤ１０によるループの形成時など、ワイヤ１０をよりスムーズにワイヤガイド１から送り出したい場合には、切削部７ａがワイヤ１０から離れるよう駆動機構２７を制御する。そしてワイヤ１０の表面の除去工程を行ないたい場合のみ、切削部７ａがワイヤ１０に接触するよう駆動機構２７を制御する。つまり図６中の矢印に示されるように駆動機構２７が移動することにより、切削部７ａが移動し、切削部７ａによるワイヤ１０の除去加工ができる。これにより、必要なタイミングのみワイヤ１０の表面の除去加工ができる。このため切削部７ａの摩耗を軽減できる。
【００５１】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。図７を参照して、実施の形態２のワイヤボンド装置２００においては、除去機構７に含まれる除去部としての接触部は、研磨剤が配置された研磨部７ｂである。つまり実施の形態２においては、接触部としての研磨部７ｂは、ワイヤ１０の表面を研磨により除去する。この点において研磨部７ｂは、ワイヤ１０の表面を切削により削り落とす実施の形態１の切削部７ａと異なっている。
【００５２】
図７の研磨部７ｂは、たとえば半球状であり表面が曲面形状である土台部分と、当該部分の表面に設置された研磨剤とからなる。研磨剤が設置される土台部分は曲面形状に限られない。つまり土台部分はその表面が平面形状であってもよい。
【００５３】
研磨剤として、炭素、窒化ボロン、炭化ケイ素、酸化アルミニウムからなる群から選択されるいずれかの材料が用いられることが好ましい。研磨部７ｂは、上記いずれかの材料の細かい砥粒すなわち紙やすりのようなものが多数集まった研磨剤が、土台部分の表面に接着されたものである。
【００５４】
本実施の形態では、ワイヤガイド１の一方の端部１ａから図５の矢印Ｆのように引き出されたワイヤ１０が、研磨部７ｂの表面に接触する。研磨部７ｂにワイヤ下面１０ｂ（図５参照）が押し当てられながら、ワイヤ１０がさらに引き出される。このワイヤ１０の移動によりワイヤ下面１０ｂが研磨される。ワイヤ下面１０ｂの研磨により生じるくずは図５のワイヤ表面くず１０ｃと同様に、くず収納部７ｃ内に収納されることが好ましい。
【００５５】
次に、実施の形態２の作用効果を説明する。実施の形態２は実施の形態１と同様の作用効果の他、以下の作用効果を奏する。
【００５６】
本開示に従ったワイヤボンド装置２００は、除去部すなわち接触部としての研磨部７ｂに研磨剤が配置されている。このようにすれば、除去部が実施の形態１の切削部７ａのように、平面形状であり直線状のエッジ部を有しなくても、ワイヤ１０の表面の酸化膜等を除去する目的を達成できる。エッジ部を有さない研磨部７ｂは、そこへのワイヤ１０の引っ掛かりを抑制できる。このため研磨部７ｂは、切削部７ａよりも安定に、除去される量がばらつかないようにワイヤ１０の表面の酸化膜等を除去できる。
【００５７】
ワイヤボンド装置２００は、除去機構７から研磨部７ｂの全体、または研磨部７ｂに接着された研磨剤のみを取り外すことができる。このため研磨部７ｂの摩耗時の部品交換において除去機構７の全体を交換する必要がなくなる。したがって摩耗時の部品交換を簡素化できる。なおこのことはワイヤボンド装置１００についても同様にいえる。すなわちワイヤボンド装置１００の切削部７ａの摩耗時に切削部７ａのみを取り外すことにより、除去機構７の全体を交換する必要性を排除できる。
【００５８】
実施の形態３．
図８は、実施の形態３のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。図８を参照して、実施の形態３のワイヤボンド装置３００においては、ワイヤガイド１の一部の領域には、孔部１ｄが形成されている。孔部１ｄは、ワイヤガイド１のうち、特に隣接する除去機構７と対向する領域の少なくとも一部に形成されることが好ましい。孔部１ｄは、ワイヤガイド１の表面からその内部側に向けて延びる、ワイヤガイド１の本体部が欠けた部分である。孔部１ｄは、ワイヤガイド１の内部側に向けて延びることにより、ワイヤガイド１内の空洞１ｃと交わっている。このため孔部１ｄは空洞１ｃと一体の空洞部分としてワイヤガイド１内に形成されている。
【００５９】
孔部１ｄにおいては、ワイヤガイド１内を通るワイヤ１０の表面の一部が露出している。すなわち孔部１ｄにおいて、ワイヤガイド１内のワイヤ１０の一部が、ワイヤガイド１の外側から視認可能である。除去部としての切削部７ａまたは研磨部７ｂは、少なくともその一部が孔部１ｄ内に食い込むように嵌挿されている。このため孔部１ｄ内に嵌挿された切削部７ａのたとえば平面形状のエッジ部が、ワイヤ１０の表面のうち孔部１ｄ内にて露出する部分に接触可能となっている。
【００６０】
実施の形態３においては、除去部としての切削部７ａまたは研磨部７ｂが、孔部１ｄ内に挿入される。このため、孔部１ｄおよび空洞１ｃをワイヤガイド１の内部と考えれば、切削部７ａまたは研磨部７ｂは、少なくともその一部がワイヤガイド１内に配置されている。
【００６１】
次に、実施の形態３の作用効果を説明する。実施の形態３は実施の形態１，２と同様の作用効果の他、以下の作用効果を奏する。
【００６２】
本開示に従ったワイヤボンド装置３００においては、ワイヤガイド１の一部の領域には、ワイヤガイド１内を通るワイヤ１０の表面の少なくとも一部を露出する孔部１ｄが形成されている。除去部としての切削部７ａまたは研磨部７ｂは孔部１ｄ内に嵌挿されている。これにより、図８の切削部７ａは、孔部１ｄ内においてワイヤ１０の表面に接触可能である。このためワイヤ１０が図５の矢印Ｆのように引き出される際に、孔部１ｄと空洞１ｃ（図３参照）とが一体となった空洞部分内において、ワイヤ下面１０ｂ（図５参照）が切削部７ａに押し当てられる。このため実施の形態１，２と同様にワイヤ１０の表面の酸化膜等を除去する効果が得られる。
【００６３】
さらに本実施の形態では、切削部７ａまたは研磨部７ｂは孔部１ｄ内すなわちワイヤガイド１の内部に配置される。このため図５のワイヤ上面１０ｄは、ワイヤガイド１の内部において、ワイヤガイド１の本体部分の内壁面からの力を受ける。このワイヤガイド１の内壁面からの力は、ワイヤ下面１０ｂが切削部７ａ側に押圧する力を及ぼしたときにその反作用である切削部７ａからワイヤ１０への力によりワイヤ１０が切削部７ａに対して上方へ逃げてしまいワイヤ１０が切削部７ａに擦られないとの不具合を抑制する。このワイヤガイド１の内壁面からワイヤ１０への力は、ワイヤガイド１の内壁面全体からの力の合力として働き、当該合力が、切削部７ａからの反作用と釣り合う。このように切削部７ａから近い位置にて、ワイヤガイド１の断面における周方向のより広い領域からの力によりワイヤ１０が支持される。このため実施の形態３では、ワイヤ１０が意図せぬ方向へ動くことを防ぐ押さえ力がワイヤガイド１内にてワイヤ１０の周囲の広い範囲から得られる。このようなワイヤガイド１のワイヤ１０への押さえ力により、実施の形態１以上に、ワイヤ下面１０ｂを確実に切削部７ａなどに押し当てることができる。したがって実施の形態１以上に、ワイヤ下面１０ｂが切削部７ａを削り落とす力を確保できる。
【００６４】
実施の形態４．
図９は、実施の形態４のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿う部分の概略断面図である。図１１は、図９のＸＩ−ＸＩ線に沿う部分の概略断面図である。図９〜図１１を参照して、実施の形態４のワイヤボンド装置４００においては、除去機構７の除去部７ｄとしての接触部が、その全体においてワイヤガイド１内に配置されている。このため除去部７ｄは、ワイヤガイド１の外側からは視認できない。除去部７ｄは切削部であってもよいし、研磨部であってもよい。
【００６５】
実施の形態４においては、除去機構７の除去部７ｄは、ワイヤガイド１内にてワイヤ１０の延びる方向に交差する断面におけるワイヤ１０の外周方向において互いに間隔をあけて複数配置される。つまり図１１に示すように、ワイヤガイド１の空洞１ｃの円形状の内壁に、当該円形状の周方向においてある間隔ごとに複数の除去部７ｄが形成されている。個々の除去部７ｄにワイヤ１０の表面が接触しながらワイヤ１０がワイヤガイド１内を移動することにより、ワイヤ１０の表面が擦り取られる。これによりワイヤ１０の表面の少なくとも一部およびその酸化膜等が除去される。
【００６６】
除去部７ｄは、図１１においては空洞１ｃの内側に向かうように尖った突起形状となっている。ただしこれに限らず、除去部７ｄはワイヤ１０の表面を効率的に除去可能な任意の形状とできる。また複数の除去部７ｄのうち互いに隣り合う１対の除去部７ｄの間の、周方向に沿う間隔Ｄは、任意に変更できる。たとえば図１１に比べて除去部７ｄの数を増やし間隔Ｄを小さくしてもよい。このようにすれば、ワイヤ１０に形成される被除去部１０ｅの数を増やし、ワイヤ１０の１周に対する被除去部１０ｅの形成される領域の割合が増える。
【００６７】
次に、実施の形態４の作用効果を説明する。実施の形態４は実施の形態１〜３と同様の作用効果の他、以下の作用効果を奏する。
【００６８】
本開示に従ったワイヤボンド装置４００においては、除去機構７の除去部７ｄは、ワイヤ１０の延びる方向に交差する断面におけるワイヤ１０の外周方向すなわち空洞１ｃの円形状の周方向において、互いに間隔をあけて複数配置される。これにより、図１０の被除去部１０ｅに示すように、周期的ではあるが、たとえばワイヤ１０の断面の円形状の周方向の全領域にわたり、表面および酸化膜等が除去される。このため、ワイヤガイド１からのワイヤ１０の供給時にワイヤ１０が周方向に回転したとしても、安定して接合することができる。
【００６９】
なお、図１０および図１１のように、ワイヤ１０の外周方向について被除去部１０ｅが形成されない領域もある。被除去部１０ｅが形成されない領域については表面および酸化膜等が除去できていない。しかしワイヤ１０の接合プロセス中にワイヤ１０が楕円形に潰れるように変形するに従い、被除去部１０ｅが高確率で接合対象物の表面に接するようになる。このため少なくとも被除去部１０ｅにおいては安定した接合ができる。
【００７０】
次に、実施の形態４の変形例のワイヤボンド装置について説明する。図１２は、実施の形態４の変形例のワイヤボンド装置の特徴部分を示す概略断面図である。図１２においては、図１１と同一領域の態様を示している。図１２を参照して、実施の形態４の変形例においては、図１１と同様に、除去機構７の除去部７ｄはその全体においてワイヤガイド１内に配置されている。また図１２においては、除去機構７の除去部７ｄは、ワイヤガイド１内にてワイヤ１０の延びる方向に交差する断面におけるワイヤ１０の外周方向における１周の全体に配置される。つまり図１２に示すように、ワイヤガイド１の空洞１ｃの円形状の内壁に、当該円形状の周方向における全体に除去部７ｄが形成されている。この点において図１２は、複数の除去部７ｄが互いに間隔をあけて配置される図１１の例とは異なっている。
【００７１】
図１１における複数の除去部７ｄのそれぞれの周方向の幅が広くなり、隣り合う１対の除去部７ｄ同士が接触して両者間の間隔Ｄが存在しなくなることにより、図１２の態様となっている。図１２においては、空洞１ｃの内壁を周回する単一の除去部７ｄが形成されている。
【００７２】
図１２の変形例の作用効果について説明する。図１２の変形例によれば、ワイヤ１０の外周方向について被除去部１０ｅが形成されない領域がなくなる。つまりワイヤ１０の外周方向の全体において被除去部１０ｅが形成され、ワイヤ１０の表面および酸化膜等が除去される。このためワイヤ１０が周方向にどのように回転しても、必ず接合対象物に被除去部１０ｅを接触させることができる。したがってワイヤ１０が周方向にどのように回転しても、確実に酸化膜等が除去された面による安定した結合ができる。
【００７３】
実施の形態５．
図１３は、実施の形態５のワイヤボンド装置の構成を示す概略正面図である。図１３を参照して、実施の形態５のワイヤボンド装置５００においては、除去機構７に、実際にワイヤ１０の表面の少なくとも一部を除去する除去部としての非接触除去部７ｅが含まれている。この非接触除去部７ｅはワイヤ１０の表面に接触しない。すなわち非接触除去部７ｅは、ワイヤ１０と間隔をあけてワイヤ１０の表面の一部を除去可能な部分である。具体的には、非接触除去部７ｅは、たとえばこれに対向するワイヤ１０の表面の部分にレーザ光を照射する。このレーザ光が、ワイヤ１０の表面を除去することが可能な波長等を有するものであればよい。あるいは非接触除去部７ｅは、たとえばこれに対向するワイヤ１０の表面の部分に薬品を噴射する。この薬品が、ワイヤ１０の表面を除去することが可能なものであればよい。この点において実施の形態５は実施の形態１〜４と異なっている。
【００７４】
このように非接触除去部７ｅを用いても、ワイヤ１０に接触する除去部を用いる場合と同様に、ワイヤ１０の表面および酸化膜等を除去することができる。このため本実施の形態においても、基本的に実施の形態１などと同様の作用効果を奏する。
【００７５】
以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。また実施の形態２〜５のいずれにおいても、図４のフローチャートに示す製造方法を適用することができる。
【００７６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
１  ワイヤガイド、１ａ  一方の端部、１ｂ  他方の端部、１ｃ  空洞、１ｄ  孔部、４  ツール、４ａ  溝部、７  除去機構、７ａ  切削部、７ｂ  研磨部、７ｃ  くず収納部、７ｄ  除去部、７ｅ  非接触除去部、１０  ワイヤ、１０ａ，１０ｅ  被除去部、１０ｂ  ワイヤ下面、１０ｃ  ワイヤ表面くず、１０ｄ  ワイヤ上面、１１  ワイヤガイドホルダ、１４  ネジ、１７  カッター、２１  吸引ホース、２４  エアブロー、２７  駆動機構、９６  チップ、９９  基板、１００，１０１，２００，３００，４００，５００  ワイヤボンド装置。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020202217.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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