(57)【要約】【課題】超音波接合時の超音波エネルギーを強くすることなく接合部中央の接合強度を向上させることができるボンディングツールを得る。【解決手段】ボンディングツール１２がワイヤ８（金属線）を半導体チップ４（接合対象物）に超音波接合する。ボンディングツール１２の先端部１３がワイヤ８に接触して変形させる。先端部１３にはワイヤ８が延びる方向に沿って凹部１４が設けられている。円錐状の突起１５が凹部１４の底部に設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線を接合対象物に超音波接合するボンディングツールであって、
前記金属線に接触して変形させ、前記金属線が延びる方向に沿って凹部が設けられた先端部と、
前記凹部の底部に設けられた円錐状の突起とを備えることを特徴とするボンディングツール。
【請求項２】
前記突起は、前記金属線が延びる方向に沿って設けられた円錐状の複数の突起を有することを特徴とする請求項１に記載のボンディングツール。
【請求項３】
前記突起は、前記金属線が延びる方向に直交する方向に沿って設けられた円錐状の複数の突起を有することを特徴とする請求項１に記載のボンディングツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属線を接合対象物に超音波接合するボンディングツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属線を接合対象物に超音波接合するためにボンディングツールが用いられる。ボンディングツールの先端部が金属線に接触して変形させる。先端部には金属線が延びる方向に沿って凹部が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７１６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のボンディングツールを使用すると先端部の凹部の底部とワイヤとの間に隙間ができる。このため、下方向に荷重をかけながら超音波接合をする場合、接合部中央に力が伝わりにくく、接合部中央の接合強度が弱くなるという問題があった。一方、接合強度を強くするために超音波接合時の超音波エネルギーを強くすると半導体チップへダメージを与えてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は超音波接合時の超音波エネルギーを強くすることなく接合部中央の接合強度を向上させることができるボンディングツールを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るボンディングツールは、金属線を接合対象物に超音波接合するボンディングツールであって、前記金属線に接触して変形させ、前記金属線が延びる方向に沿って凹部が設けられた先端部と、前記凹部の底部に設けられた円錐状の突起とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では突起により金属線の接合部中央を押さえるため、超音波接合時の超音波エネルギーを強くすることなく接合部中央の接合強度を向上させることができる。また、円錐状の突起が金属線に埋没し、超音波接合時に金属線がボンディングツールから外れるのを防ぐこともできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】パワーモジュールを示す断面図である。
【図２】ワイヤを半導体チップに超音波接合する方法を示す斜視図である。
【図３】超音波接合されたワイヤを示す側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るボンディングツールを示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るボンディングツールの先端部を示す下面図である。
【図６】比較例に係るボンディングツールを示す断面図である。
【図７】比較例に係るボンディングツールの先端部を示す下面図である。
【図８】比較例に係るボンディングツールを用いて超音波接合されたワイヤの接合箇所を示す平面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るボンディングツールを用いて超音波接合されたワイヤの接合箇所を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るボンディングツールを示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係るボンディングツールの先端部を示す下面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るボンディングツールを示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係るボンディングツールの先端部を示す下面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係るボンディングツールについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、パワーモジュールを示す断面図である。放熱板１上に回路付き絶縁基板２がはんだ３により接合されている。ＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistor）等の半導体チップ４が回路付き絶縁基板２上にはんだ５により接合されている。これらの構造体を囲うようにケース６が配置され、放熱板１に接合されている。ケース６に取り付けられた電極端子７と半導体チップ４がワイヤ８（金属線）により接続されている。ケース６内部にシリコーンゲル９が充填され、ケース６の上側の開口がフタ１０で閉じられる。
【００１１】
回路付き絶縁基板２の絶縁材は、放熱性に優れるＡｌＮ（窒化アルミニウム）等である。電極端子７は、はんだ付け性を向上させるためＮｉめっきを施したＣｕ等である。ワイヤ８はＡｌ又はＡｕである。ケース６とフタ１０はエンプラ（ＰＰＳ）等である。
【００１２】
図２は、ワイヤを半導体チップに超音波接合する方法を示す斜視図である。ワイヤガイド１１を通したワイヤ８をボンディングツール１２が半導体チップ４（接合対象物）に押し付けて超音波接合する。図３は、超音波接合されたワイヤを示す側面図である。ワイヤ８が押し潰されて半導体チップ４に接合されている。
【００１３】
図４は、本発明の実施の形態１に係るボンディングツールを示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係るボンディングツールの先端部を示す下面図である。ボンディングツール１２の先端部１３がワイヤ８に接触して変形させる。先端部１３にはワイヤ８が延びる方向に沿って凹部１４が設けられている。円錐状の突起１５が凹部１４の底部に設けられている。
【００１４】
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図６は、比較例に係るボンディングツールを示す断面図である。図７は、比較例に係るボンディングツールの先端部を示す下面図である。比較例には突起１５が存在しない。
【００１５】
図８は、比較例に係るボンディングツールを用いて超音波接合されたワイヤの接合箇所を示す平面図である。図９は、本発明の実施の形態１に係るボンディングツールを用いて超音波接合されたワイヤの接合箇所を示す平面図である。比較例の場合は接合箇所１６の中央部に未接合箇所１７が発生する。これに対して本実施の形態では全面接合が可能である。
【００１６】
本実施の形態では突起１５によりワイヤ８の接合部中央を押さえるため、接合部中央の接合強度を向上させることができる。また、超音波接合時の超音波エネルギーを強くすることなく接合強度を確保することができるため、半導体チップ４へのダメージが増加されない。この結果、信頼性において優れたパワーモジュールを得ることができる。また、円錐状の突起１５がワイヤ８に埋没し、超音波接合時にワイヤ８がボンディングツールから外れるのを防ぐこともできる。
【００１７】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係るボンディングツールを示す断面図である。図１１は、本発明の実施の形態２に係るボンディングツールの先端部を示す下面図である。突起１５は、ワイヤ８が延びる方向に沿って設けられた円錐状の複数の突起１５を有する。これにより、超音波接合時に複数の突起１５がワイヤ８の接合部全体を押さえるため、接合強度を向上させることができる。
【００１８】
実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３に係るボンディングツールを示す断面図である。図１３は、本発明の実施の形態３に係るボンディングツールの先端部を示す下面図である。突起１５は、ワイヤ８が延びる方向に直交する方向に沿って設けられた円錐状の複数の突起１５を有する。これにより、超音波接合時に複数の突起１５がワイヤ８の接合部中央を押さえるため、比較例より弱いパワーで図８の未接合箇所１７を接合することができ、接合強度を向上させることができる。
【００１９】
なお、実施の形態２，３では突起１５が２つの場合について説明したが、これに限らず突起１５が３つ以上であってもよい。ただし、接合箇所１６の中央部に未接合箇所１７が発生するのを防ぐため、少なくとも１つの突起１５が凹部１４の底部の中央部に配置されている必要がある。
【符号の説明】
【００２０】
４  半導体チップ（接合対象物）、８  ワイヤ（金属線）、１２  ボンディングツール、１３  先端部、１４  凹部、１５  突起
【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】
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【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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