(57)【要約】【課題】複数のワイヤを高さ方向に積み重ねて、確実なボンディングを行うボンディング構造を提供する。【解決手段】ワイヤ３０の端部近傍部３０ａ，３０ｂに形成された平面状支持面３４ａ（ワイヤ移動抑制部）または凹面状支持面３２ａ（ワイヤ移動抑制部）に、別のワイヤ４０の端部近傍部４０ａを積み重ねて接合する。【選択図】図２
2015153819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子に設けられた電極と基板上に形成された電極との間に、円形断面の複数のワイヤを前記素子の高さ方向に積み重ねて接合するボンディング構造であって、
前記電極間に接合されたワイヤの端部近傍部に、前記ワイヤの延伸方向に直交する方向に沿う断面の上端に別のワイヤを積み重ねて上方から押圧したときに、積み重ねたワイヤの位置の移動が抑制されるワイヤ移動抑制部が形成されて、前記ワイヤ移動抑制部が形成された位置に、端部近傍部にワイヤ移動抑制部が形成された別のワイヤを順次積み重ねて、超音波接合することを特徴とするボンディング構造。
【請求項２】
前記ワイヤ移動抑制部は、前記電極と平行な平面をなす平面状支持面、または前記ワイヤの中心部が窪んだ凹面形状をなす凹面状支持面として形成されることを特徴とする請求項１に記載のボンディング構造。
【請求項３】
前記凹面状支持面は、前記ワイヤの延伸方向に直交する方向に沿う断面の上端が、前記ワイヤの端部近傍部に亘ってＵ字形状またはＶ字形状をなすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボンディング構造。
【請求項４】
前記ワイヤの端部近傍部を左右からガイドする凹状に形成されたワイヤガイド部と、
凹状に形成された前記ワイヤガイド部の底部に設けられた、前記ワイヤガイド部にガイドされた前記ワイヤの延伸方向に亘って、平面形状または前記ワイヤに向かう方向に突出した凸面形状をなす押圧面と、を有して、前記ワイヤに前記押圧面を押し当てて、前記ワイヤを前記電極、もしくは、前記電極間に接合された別のワイヤの前記ワイヤ移動抑制部に超音波接合す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項に記載のボンディング構造を形成するボンディング治具。
【請求項５】
前記押圧面の凸面形状が、前記ボンディング治具が押し当てるワイヤの延伸方向に直交する方向に亘って、前記ワイヤに向かう方向に突出した逆Ｕ字形状または逆Ｖ字形状をなすことを特徴とする請求項４に記載のボンディング治具。
【請求項６】
前記ワイヤを、前記電極、もしくは、前記電極間に接合された別のワイヤの前記ワイヤ移動抑制部の位置までガイドして、前記ワイヤに前記ボンディング治具を押し当てて、前記押圧面によって押圧して超音波接合するとともに、前記押圧面によって、前記超音波接合したワイヤの端部近傍部に亘って、前記ワイヤ移動抑制部を形成することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載のボンディング治具を用いて請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のボンディング構造を形成するボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電動車両に用いられるインバータなどの半導体パワー素子に代表される半導体素子のボンディング構造、およびそのボンディング構造を実現するために用いるボンディング治具とボンディング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子（半導体チップ）を基板上に固定して、その半導体素子から電流を出力する配線を引き出すボンディング構造として、半導体チップと基板との間をボンディングワイヤで接続する構造が知られている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２４０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された発明では、電流容量を増やして、半導体素子からできるだけ多くの電流を取り出すために、細いボンディングワイヤを素子の高さ方向に積み重ねて複数本接続している。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された発明にあっては、ボールボンディングを用いてボンディングを行っているため、電極に接続されたワイヤが、基板に直交する方向に立ち上がる。したがって、ボンディングされたワイヤの上部に別のワイヤを積み重ねてボンディングしようとすると、先にボンディングされたワイヤの立ち上がり位置を避けるように、ボンディング位置をずらして別のワイヤをボンディングする必要があった。したがって、積み重ねたワイヤは不安定になるため、接合不良が発生する恐れがあるという問題があった。さらに、ワイヤの位置をずらして積み重ねるため、積み重ねる段数に応じて電極の面積を拡大する必要があった。そのため、基板上に実装される半導体素子の小型化に対応して基板の面積を小さくすると、配線を引き出すための電極を設置するスペースが不足してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、狭い配線スペースの中に、電極のサイズを拡大することなく、高い電流容量を確保することができるボンディング構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るボンディング構造は、素子に設けられた電極と基板上に形成された電極との間に、円形断面の複数のワイヤを前記素子の高さ方向に積み重ねて接合するボンディング構造であって、前記電極間に接合されたワイヤの端部近傍部に、前記ワイヤの延伸方向に直交する方向に沿う断面の上端に別のワイヤを積み重ねて上方から押圧したときに、積み重ねたワイヤの位置の移動が抑制されるワイヤ移動抑制部が形成されて、前記ワイヤ移動抑制部が形成された位置に、端部近傍部にワイヤ移動抑制部が形成された別のワイヤを順次積み重ねて、超音波接合によって接合することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るボンディング治具は、前記ワイヤの端部近傍部を左右からガイドする凹状に形成されたワイヤガイド部と、凹状に形成された前記ワイヤガイド部の底部に設けられた、前記ワイヤガイド部にガイドされた前記ワイヤの延伸方向に亘って、平面形状または前記ワイヤに向かう方向に突出した凸面形状をなす押圧面と、を有して、前記ワイヤに前記押圧面を押し当てて、前記ワイヤを前記電極、もしくは、前記電極間に接合された別のワイヤの前記ワイヤ移動抑制部に超音波接合することを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係るボンディング方法は、前記ワイヤを、前記電極、もしくは、前記電極間に接合された別のワイヤの前記ワイヤ移動抑制部の位置までガイドして、前記ワイヤに前記ボンディング治具を押し当てて、前記押圧面によって押圧して超音波接合するとともに、前記押圧面によって、前記超音波接合したワイヤの端部近傍部に亘って、前記ワイヤ移動抑制部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るボンディング構造によれば、電極に接合されたワイヤの端部近傍部に別のワイヤの端部近傍部を積み重ねて、上方から押圧して超音波接合したときに、積み重ねられた別のワイヤが、先に接合されたワイヤ移動抑制部の位置に確実に固定されるため、ワイヤの位置ずれを起こすことなく安定して確実に接合することができる。したがって、電極のサイズを拡大することなく、複数のワイヤを素子の高さ方向に積み重ねてボンディングすることができ、狭いスペースに複数のワイヤを接合することによって、高い電流容量を確保することができる。
【００１１】
また、本発明に係るボンディング治具によれば、ワイヤガイド部にガイドされたワイヤに押圧面を押し当てて、電極間、もしくは電極間に接合された別のワイヤのワイヤ移動抑制部に超音波接合するため、ワイヤを容易に接合できるとともに、ワイヤの端部近傍部に、ワイヤに向かう方向に突出した押圧面が押し当てられることによって、超音波接合したワイヤの端部近傍部に、さらに別のワイヤを積み重ねて接合するためのワイヤ移動抑制部を容易に形成することができる。
【００１２】
また、本発明に係るボンディング方法によれば、複数のワイヤの端部近傍部を、素子の高さ方向に積み重ねたボンディング構造を、確実かつ容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るボンディング構造の例を示す図であり、（ａ）は２つの電極間に１本のワイヤがボンディングされた状態を示す、ワイヤの延伸方向に沿う断面図である。（ｂ）は図１（ａ）を切断線Ａ−Ａで切った、ワイヤの延伸方向に直交する方向の断面図である。
【図２】（ａ）は２つの電極間に２本のワイヤが積み重ねてボンディングされた状態を示す、ワイヤの延伸方向に沿う断面図である。（ｂ）は図２（ａ）を切断線Ｂ−Ｂで切った、ワイヤの延伸方向に直交する方向の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るボンディング構造を形成するために用いるボンディングツールの構成を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るボンディング構造の形成手順を示す図であり、（ａ）は押圧面が逆Ｕ字形状を有するボンディングツールによって、電極上にワイヤを押し当てた状態を示す断面図である。（ｂ）は電極上にワイヤを超音波接合した状態を示す断面図である。（ｃ）は超音波接合したワイヤの上に別のワイヤを押し当てた状態を示す断面図である。（ｄ）は超音波接合したワイヤの上に別のワイヤを超音波接合した状態を示す断面図である。
【図５】実施例１で行われるボンディングの手順のうち、１本目のワイヤをボンディングする手順について説明する図であり、（ａ）はボンディングツールを一方の電極の上部に移動した状態を示す図である。（ｂ）はボンディングツールを一方の電極に押し当てた状態を示す図である。（ｃ）はワイヤの一端を一方の電極に接合した後で、ボンディングツールを他方の電極の位置まで移動させている状態を示す図である。（ｄ）はボンディングツールを他方の電極に押し当てた状態を示す図である。（ｅ）はワイヤの両端を、電極にそれぞれ接合した状態を示す図である。
【図６】実施例１で行われるボンディングの手順のうち、２本目以降のワイヤをボンディングする手順について説明する図であり、（ａ）はボンディングツールをワイヤの一端の上部に移動した状態を示す図である。（ｂ）はボンディングツールをワイヤの一端に押し当てた状態を示す図である。（ｃ）はワイヤの一端を既に接合されたワイヤの一端に接合した後で、ボンディングツールを、既に接合されたワイヤの他端の位置まで移動させている状態を示す図である。（ｄ）はボンディングツールを既に接合されたワイヤの他端に押し当てた状態を示す図である。（ｅ）はワイヤの両端を、既に接合されたワイヤの両端にそれぞれ接合した状態を示す図である。
【図７】実施例１の変形例について説明する図であり、（ａ）はボンディングツールの押圧面が平面形状を有する例を示す図である。（ｂ）は図７（ａ）のボンディングツールを用いて電極に接合されたワイヤの断面の様子を示す図である。（ｃ）はボンディングツールの押圧面が逆Ｖ字形状を有する例を示す図である。（ｄ）は図７（ｃ）のボンディングツールを用いて電極に接合されたワイヤの断面の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のボンディング構造の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
［ボンディング構造の説明］
本発明の具体的な実施例であるボンディング構造について、図１（ａ），（ｂ），図２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ），（ｂ），図２（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態であるボンディング構造１００を有する半導体装置９０の断面図である。この半導体装置９０は、例えば、電気自動車等の電動車両に搭載されて、大電力を要するモータの回転制御を行うために用いられる。
【００１６】
図１（ａ）は、半導体装置９０の断面構造を示すものである。半導体装置９０は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）で構成された半導体パワー素子１０（素子）が、絶縁基板１２の上に実装された回路基板１４（基板）の上面に、はんだ１６を介して実装されて構成される。
【００１７】
半導体パワー素子１０（素子）の上面には第１の電極１８が形成されており、この第１の電極１８と、絶縁基板１２の上に実装された回路基板１５（基板）の上面に設けられた第２の電極２０との間に、例えば、アルミなどからなる、円形断面を持った太さ０．３〜０．５ｍｍ程度のワイヤ３０の端部近傍部３０ａ，３０ｂの側面がそれぞれ接合されている。
【００１８】
図１（ｂ）は、図１（ａ）を切断線Ａ−Ａで切った断面図を示す。図１（ｂ）に示すように、ワイヤ３０の端部近傍部３０ａは、第１の電極１８の上面にウェッジボンディングによる超音波接合によって接合されている。そして、接合されたワイヤ３０の延伸方向に直交する断面の上面は、ワイヤ３０の中心部が円弧状に窪んだ凹面状支持面３２ａ（ワイヤ移動抑制部）をなしている。
【００１９】
図２（ａ）は、ワイヤ３０の上部に、さらに、ワイヤ４０（別のワイヤ）がウェッジボンディングによって接合された状態を示す断面図である。このワイヤ４０は、その端部近傍部４０ａ，４０ｂの側面が、それぞれワイヤ３０の端部近傍部３０ａ，３０ｂの側面に接合されている。
【００２０】
図２（ｂ）は、図２（ａ）を切断線Ｂ−Ｂで切った断面図を示す。図２（ｂ）に示すように、ワイヤ４０（別のワイヤ）の端部近傍部４０ａは、ワイヤ３０の凹面状支持面３２ａ（ワイヤ移動抑制部）の位置に、超音波接合によって接合されている。なお、超音波接合を行う際に、円形断面を有するワイヤ４０は、円弧状に窪んだ凹面状支持面３２ａの位置に確実に保持されて、ワイヤ４０の延伸方向に直交する方向への移動を抑制されるため、超音波接合を確実に行うことができる。そして、接合されたワイヤ４０の延伸方向に直交する断面の上面には、ワイヤ４０の中心部が円弧状に窪んだ凹面状支持面４２ａ（ワイヤ移動抑制部）が形成される。この凹面状支持面３２ａ，４２ａの形成方法については後述する。
【００２１】
なお、図１（ｂ）には図示しないが、第２の電極２０に接合されたワイヤ３０の端部近傍部３０ｂ（図１（ａ））は、第２の電極２０の上面に超音波接合されている。
【００２２】
また、図２（ｂ）には図示しないが、ワイヤ４０（別のワイヤ）の端部近傍部４０ｂ（図２（ａ））は、ワイヤ３０の端部近傍部３０ｂに形成された、円弧状に窪んだ凹面状支持面３２ｂ（ワイヤ移動抑制部，非図示）の位置にウェッジボンディングによって超音波接合されている。なお、超音波接合を行う際に、円形断面を有するワイヤ４０は、円弧状に窪んだ凹面状支持面３２ｂの位置に確実に保持されて、ワイヤ４０の延伸方向に直交する方向への移動を抑制されるため、超音波接合を確実に行うことができる。そして、接合されたワイヤ４０の延伸方向に直交する断面の上面には、ワイヤ４０の中心部が円弧状に窪んだ凹面状支持面４２ｂ（ワイヤ移動抑制部，非図示）が形成される。この凹面状支持面３２ｂ，４２ｂの形成方法については後述する。
［ボンディング構造を生成する治具の説明］
【００２３】
次に、本発明の具体的な実施例であるボンディング構造１００を生成するために使用する治具について、図３，図４を用いて説明する。図３は、ボンディング構造１００を生成するツールであるボンディングツール５０の概略構成を示す図である。
【００２４】
ボンディングツール５０は、図３に示すように、ワイヤ３０を送給するワイヤ送給部５２と、ワイヤ送給部５２から送給されたワイヤ３０の端部近傍部３０ａを第１の電極１８の上方までガイドするとともに、上方からワイヤ３０の端部近傍部３０ａを第１の電極１８に押し当てて、ワイヤ３０と第１の電極１８を超音波接合する超音波接合部５４と、下方に移動することによって、接合されたワイヤ３０をカットするカッター５６と、からなる。
【００２５】
超音波接合部５４はさらに、配線経路に沿ってワイヤ３０をガイドするワイヤガイド部５４ａと、ワイヤガイド部５４ａの底部に形成された、ワイヤ３０に向かう方向に突出したＵ字形状（凸面形状）をなす押圧面５４ｂと、からなる。
【００２６】
なお、超音波接合部５４は、矢印Ｐの方向に移動して、第１の電極１８に押し当てられて加圧されるとともに、図示しない超音波発振器によって加振され、この超音波によって発生する微振動によって生じる摩擦熱と酸化物除去作用によって、第１の電極１８とワイヤ３０の端部近傍部３０ａを超音波接合する。
【００２７】
図４（ａ）〜（ｄ）は、前述したボンディングツール５０を用いて、ワイヤボンディングを行う手順を説明する図である。なお、ボンディングツール５０は、図示しない所謂ｘｙｚステージに備えられて、図４（ａ）〜（ｂ）に非図示のボンディングツール移動指示部から指示された３次元座標位置まで移動させることができる。
【００２８】
図４（ａ）は、回路基板１４（基板）の表面に沿って、左右方向ｘ，上下方向ｙの各方向にそれぞれ超音波接合部５４を移動させて、なおかつ、超音波接合部５４を回路基板１４の面直方向ｚに移動させて、第１の電極１８の上部にワイヤ３０の端部近傍部３０ａを押し当てた様子を示す。
【００２９】
このとき、超音波接合部５４を上方から押圧してワイヤ３０の端部近傍部３０ａを第１の電極１８に押し当てた状態で、超音波接合部５４を加圧して超音波振動を与えると、ワイヤ３０の端部近傍部３０ａと第１の電極１８の間に発生する摩擦熱と酸化物除去作用によって、ワイヤ３０と第１の電極１８が超音波接合される。
【００３０】
その後、超音波接合部５４を上昇させると、図４（ｂ）に示すように、第１の電極１８の上にワイヤ３０が接合される。また、このとき超音波接合部５４がワイヤ３０の端部近傍部３０ａを上方から押圧するため、ワイヤガイド部５４ａの底部に形成された、ワイヤ３０に向かう方向に突出した逆Ｕ字形状の凸面をなす押圧面５４ｂ（図４（ａ）参照）によって、接合されたワイヤ３０の端部近傍部３０ａの上部には、Ｕ字形状に窪んだ凹面状支持面３２ａ（ワイヤ移動抑制部）が形成される。
【００３１】
次に、図４（ｃ）に示すように、超音波接合部５４が、接合されたワイヤ３０の凹面状支持面３２ａ（ワイヤ移動抑制部）に向かって、別のワイヤ４０の端部近傍部４０ａをガイドする。このとき、先に接合されたワイヤ３０の上部には凹面状支持面３２ａが形成されているため、ワイヤガイド部５４ａがガイドされた位置が凹面状支持面３２ａから多少ずれていても、ワイヤ４０の端部近傍部４０ａは、凹面状支持面３２ａによって矢印Ｑの方向にガイドされるため、凹面状支持面３２ａの位置に安定して支持される。したがって、ワイヤ４０は、先に接合されたワイヤ３０の凹面状支持面３２ａの位置に確実に押し当てられる。
【００３２】
そして、超音波接合部５４は、ワイヤ４０を押し当てて加圧し、超音波振動を与える。すると、先に接合されたワイヤ３０と押し当てられたワイヤ４０の間に発生する摩擦熱と酸化物除去作用によって、ワイヤ３０とワイヤ４０が超音波接合される。
【００３３】
図４（ｄ）は、このようにして接合された２本のワイヤ３０，４０の状態を示す断面図である。図４（ｄ）に示すように、ワイヤ４０は、超音波接合部５４のワイヤガイド部５４ａの底部に形成された、ワイヤ４０に向かう方向に突出した逆Ｕ字形状（凸面形状）の押圧面５４ｂ（図４（ａ）参照）によって押圧されるため、ワイヤ４０の上部には、Ｕ字形状に窪んだ凹面状支持面４２ａ（ワイヤ移動抑制部）が形成される。
【００３４】
そして、図４（ａ）〜（ｄ）には図示しないが、この凹面状支持面４２ａ（ワイヤ移動抑制部，非図示）に、さらに別のワイヤの端部近傍部を積み重ねて接合することができる。
［ボンディング構造を生成する手順の説明］
【００３５】
ここで、図５（ａ）〜（ｅ）を用いて、本発明のボンディング構造を実現する具体的な手順について、まず、２つの電極１８，２０間に１本目のワイヤ３０をボンディングする方法について説明する。
【００３６】
まず、図５（ａ）に示すように、ワイヤ３０の端部近傍部３０ａをワイヤガイド部５４ａ（図３参照）でガイドしながら、ワイヤ送給部５２を第１の電極１８の上方まで移動する。
【００３７】
次に、図５（ｂ）に示すように、ボンディングツール５０を、ワイヤ３０の端部近傍部３０ａが第１の電極１８に当接するように、矢印Ｐ（図５（ａ）参照）の方向に下降させる。
【００３８】
そして、図５（ｃ）に示すように、超音波接合部５４にガイドされたワイヤ３０の端部近傍部３０ａを、第１の電極１８に押し当てて上方から押圧し、超音波接合部５４から超音波振動を与えて、第１の電極１８とワイヤ３０の端部近傍部３０ａを超音波接合する。
【００３９】
次に、前述したボンディングツール移動指示部（非図示）の指示によって、ワイヤ送給部５２は、超音波接合部５４がワイヤ３０をガイドした状態で、斜め右上方向に持ち上げられる。このとき、ワイヤ送給部５２の移動に伴って、ワイヤ送給部５２からワイヤ３０が引き出される。
【００４０】
そして、ボンディングツール５０は、図５（ｄ）に示すように、第２の電極２０に向かって降下させられて、超音波接合部５４にガイドされたワイヤ３０を第２の電極２０に当接させる。このとき、ワイヤ３０は、第１の電極１８と第２の電極２０の中間位置よりやや第１の電極１８寄りの位置を頂上とする山形の経路をなして、第１の電極１８と第２の電極２０の間に架け渡される。そして、超音波接合部５４にガイドされたワイヤ３０の端部近傍部３０ｂは、第２の電極２０に押し当てられて上方から押圧され、超音波接合部５４から超音波振動を与えられて、第２の電極２０とワイヤ３０の端部近傍部３０ｂとが超音波接合される。
【００４１】
この後、ボンディングツール５０に備えられたカッター５６を下方に移動させて、図５（ｅ）に示すように、点Ｓ１においてワイヤ３０をカットする。そして、ボンディングツール５０を第２の電極２０の位置から上昇、退避させて、１本目のワイヤ３０の接合を完了する。
【００４２】
次に、図６（ａ）〜（ｅ）を用いて、１本目のワイヤ３０に積み重ねて、２本目のワイヤ４０をボンディングする方法について説明する。
【００４３】
まず、図６（ａ）に示すように、ワイヤ４０の端部近傍部４０ａをワイヤガイド部５４ａ（図３参照）でガイドしながら、ワイヤ送給部５２を、既に接合されたワイヤ３０の端部近傍部３０ａの上方まで移動する。
【００４４】
次に、図６（ｂ）に示すように、ボンディングツール５０を、ワイヤ４０の端部近傍部４０ａがワイヤ３０の端部近傍部３０ａに当接するように、矢印Ｐ（図６（ａ）参照）の方向に下降させる。
【００４５】
そして、図６（ｃ）に示すように、超音波接合部５４にガイドされたワイヤ４０の端部近傍部４０ａを、ワイヤ３０の端部近傍部３０ａに押し当てて上方から押圧し、超音波接合部５４から超音波振動を与えて、ワイヤ３０の端部近傍部３０ａとワイヤ４０の端部近傍部４０ａを超音波接合する。
【００４６】
次に、前述したボンディングツール移動指示部（非図示）の指示によって、ワイヤ送給部５２は、超音波接合部５４がワイヤ４０をガイドした状態で、先にボンディングされたワイヤ３０と接触しないように、ワイヤ３０よりも上方に持ち上げられる。このとき、ワイヤ送給部５２の移動に伴って、ワイヤ送給部５２からワイヤ４０が引き出される。
【００４７】
そして、ボンディングツール５０は、図６（ｄ）に示すように、第２の電極２０に向かって降下させられて、超音波接合部５４にガイドされたワイヤ４０を第２の電極２０に当接させる。このとき、ワイヤ４０は、先に接合されたワイヤ３０の配線経路と接触しないように、ワイヤ３０よりも上方に配線されて、第１の電極１８と第２の電極２０の中間位置よりやや第１の電極１８寄りの位置を頂上とする山形の経路をなして、第１の電極１８と第２の電極２０の間に架け渡される。そして、超音波接合部５４にガイドされたワイヤ４０の端部近傍部４０ｂは、ワイヤ３０の端部近傍部３０ｂに押し当てられて上方から押圧され、超音波接合部５４から超音波振動を与えられて、ワイヤ３０の端部近傍部３０ｂとワイヤ４０の端部近傍部４０ｂとが超音波接合される。
【００４８】
この後、ボンディングツール５０に備えられたカッター５６を下方に移動させて、図６（ｅ）に示すように、点Ｓ２においてワイヤ４０をカットする。そして、ボンディングツール５０をワイヤ４０の端部近傍部４０ｂの位置から上昇、退避させて、２本目のワイヤ４０の接合を完了する。
【００４９】
なお、ボンディングツール５０（ワイヤ送給部５２）の移動経路は、前述したボンディングツール移動指示部（非図示）によって正確に制御されて、前述したワイヤ３０，４０の接合に引き続いて、別のワイヤが、順次、同様に積み重ねられて接合される。
［実施例１の別の実施形態の説明］
【００５０】
次に、実施例１の別の実施形態について説明する。図７（ａ）〜（ｄ）は、実施例１の別の形態について説明する図である。
【００５１】
このうち、図７（ａ）は、超音波接合部５４に備えられたワイヤガイド部５４ａの底部に、平面状の押圧面５４ｃを設けた例を示す。
【００５２】
このように、平面状の押圧面５４ｃを設けた超音波接合部５４によって、ワイヤ３０の端部近傍部３０ａを第１の電極１８に接合すると、図７（ｂ）に示すように、接合されたワイヤ３０の端部近傍部３０ａの上部には、第１の電極１８の面と平行な平面形状を有する平面状支持面３４ａ（ワイヤ移動抑制部）が形成される。
【００５３】
そして、図示はしないが、超音波接合部５４にガイドされて、平面状支持面３４ａ（ワイヤ移動抑制部）に押し当てられたワイヤ４０の端部近傍部４０ａは、平面状支持面３４ａの上で左右のずれが抑制されて確実に保持されるため、ワイヤ４０を、位置ずれを起こすことなく確実に接合することができる。
【００５４】
また、図７（ｃ）は、超音波接合部５４に備えられたワイヤガイド部５４ａの底部に、ワイヤ３０に向かう方向に突出したＶ字形状の押圧面５４ｄを設けた例を示す。
【００５５】
このように、Ｖ字形状の押圧面５４ｄを設けた超音波接合部５４によって、ワイヤ３０の端部近傍部３０ａを第１の電極１８に接合すると、図７（ｄ）に示すように、接合されたワイヤ３０の端部近傍部３０ａの上部には、ワイヤ３０の中心部がＶ字形状に窪んだ凹面形状を有する凹面状支持面３６ａ（ワイヤ移動抑制部）が形成される。
【００５６】
そして、図示はしないが、超音波接合部５４にガイドされて凹面状支持面３６ａ（ワイヤ移動抑制部）に押し当てられたワイヤ４０の端部近傍部４０ａは、Ｖ字形状をなす凹面状支持面３６ａの上で左右のずれが抑制されて確実に保持されるため、ワイヤ４０を、位置ずれを起こすことなく確実に接合することができる。
【００５７】
以上説明したように、実施例１に係るボンディング構造によれば、ワイヤ３０の端部近傍部３０ａ，３０ｂに形成された平面状支持面３４ａ（ワイヤ移動抑制部）、または凹面状支持面３２ａ，３６ａ（ワイヤ移動抑制部）に別のワイヤ４０の端部近傍部４０ａ，４０ｂを積み重ねて接合したときに、積み重ねられたワイヤ４０の端部近傍部４０ａ，４０ｂが平面状支持面３４ａ、または凹面状支持面３２ａ，３６ａに確実に保持されるため、ワイヤ４０を、回路基板１４（基板）上に形成された第１の電極１８と回路基板１５（基板）上に形成された第２の電極２０との間に接合されたワイヤ３０の端部近傍部３０ａ，３０ｂに確実に超音波接合することができる。したがって、第１の電極１８，第２の電極２０のサイズを拡大することなく、複数のワイヤ３０，４０，…を半導体パワー素子１０（素子）の高さ方向に積み重ねてボンディングすることができ、狭いスペースに複数のワイヤ３０，４０，…を接合することによって、高い電流容量を確保することができる。
【００５８】
さらに、実施例１に係るボンディング構造１００によれば、ワイヤ３０の端部近傍部３０ａ，３０ｂがそれぞれ第１の電極１８，第２の電極２０に接合されるため、接合されたワイヤ３０は上方に立ち上がらない。したがって、別のワイヤ４０の端部近傍部４０ａ，４０ｂをワイヤ３０と同じ位置に積み重ねてボンディングすることができる。そのため、狭いスペースの中に多くの本数のワイヤを積み重ねて接合することができ、高い電流容量を確保することができる。
【００５９】
また、実施例１に係るボンディング構造１００によれば、ワイヤ移動抑制部３２ａ（３４ａ，３６ａ）は、第１の電極１８と平行な平面をなす平面状支持面３４ａ、またはワイヤ３０の中心部が窪んだ凹面状支持面３２ａ，３６ａとして形成されて、ワイヤ移動抑制部３２ａ，３４ａ，３６ａに積み重ねた別のワイヤ４０の端部近傍部４０ａが、平面状支持面３４ａ、または凹面状支持面３２ａ，３６ａの位置に、位置ずれを起こすことなく確実に保持されるため、複数のワイヤ３０，４０，…を、位置ずれを起こすことなく容易に積み重ねることができる。
【００６０】
さらに、実施例１に係るボンディング構造１００によれば、凹面状支持面３２ａ，３６ａは、ワイヤ３０の延伸方向に直交する方向に沿う断面の上端が、ワイヤ３０の端部近傍部３０ａに亘ってＵ字形状またはＶ字形状をなすため、凹面状支持面３２ａ，３６ａの位置に積み重ねられたワイヤ４０が、凹面状支持面３２ａ，３６ａの位置に確実に支持されることによって、より一層確実に複数のワイヤを積み重ねることができる。
【００６１】
そして、実施例１に係るボンディング構造１００を形成するボンディングツール５０（ボンディング治具）によれば、ワイヤガイド部５４ａに左右をガイドされたワイヤ３０に、ワイヤガイド部５４ａの底部に設けられた凸面形状をなす押圧面５４ｂを押し当てて、ワイヤ３０を、第１の電極１８または第２の電極２０の上部、もしくは、第１の電極１８と第２の電極２０の間に接合されたワイヤ３０の平面状支持面３４ａまたは凹面状支持面３２ａ，３６ａ，３２ｂ（４２ａ，４２ｂ）に超音波接合するため、ワイヤ３０，４０を容易に接合できるとともに、ワイヤ４０の端部近傍部４０ａ，４０ｂに押圧面５４ｂが押し当てられることによって、超音波接合したワイヤ４０の端部近傍部４０ａ，４０ｂに、さらに別のワイヤを積み重ねて接合するための凹面状支持面４２ａ，４２ｂを容易に形成することができる。
【００６２】
また、実施例１に係るボンディング構造１００を形成するボンディングツール５０（ボンディング治具）によれば、押圧面５４ｂ，５４ｄの断面形状が、ボンディングツール５０を押し当てるワイヤ３０（４０）の延伸方向に直交する方向に亘って、ワイヤ３０（４０）に向かう方向に突出した逆Ｕ字形状または逆Ｖ字形状をなすため、超音波接合したワイヤ４０の端部近傍部４０ａ，４０ｂに、さらに別のワイヤをより一層確実に積み重ねて接合するためのＵ字形状またはＶ字形状を有する凹面状支持面４２ａ，４２ｂ（ワイヤ移動抑制部）を容易に形成することができる。
【００６３】
さらに、実施例１に係るボンディング構造１００を形成するボンディング方法によれば、ワイヤ４０を、第１の電極１８と第２の電極２０、もしくは、第１の電極１８と第２の電極２０の間に接合された別のワイヤ３０の凹面状支持面３２ａ，３２ｂ（ワイヤ移動抑制部）の位置までガイドして、ワイヤ３０にボンディングツール５０（ボンディング治具）を押し当てて、押圧面５４ｂによって押圧して超音波接合するとともに、押圧面５４ｂによって、超音波接合したワイヤ４０の端部近傍部４０ａ，４０ｂに亘って、凹面状支持面４２ａ，４２ｂ（ワイヤ移動抑制部）を形成するため、電極１８（２０）のサイズを拡大することなく、複数のワイヤ３０，４０，…を半導体パワー素子１０（素子）の高さ方向に容易かつ確実に積み重ねてボンディングすることができる。
【００６４】
なお、実施例１では、ワイヤ移動抑制部３４ａ，３２ａ，３６ａが、平面状支持面３４ａ、または凹面状支持面３２ａ，３６ａとして形成される例について説明したが、ワイヤ移動抑制部の形状はそれらに限定されるものではなく、積み重ねたワイヤ３０，４０，…を安定して保持できる断面形状を有してさえいれば、適用することができる。
【００６５】
さらに、実施例１では、押圧面５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの断面形状が、それぞれ、逆Ｕ字形状、平面形状，逆Ｖ字形状をなす例について説明したが、押圧面の断面形状はそれらに限定されるものではなく、ワイヤの端部近傍部に、積み重ねたワイヤを安定して保持できる断面形状を有するワイヤ移動抑制部が生成できるものであれば、適用することができる。
【００６６】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００６７】
１０        半導体パワー素子（素子）
１２        絶縁基板
１４，１５  回路基板（基板）
１６        はんだ
１８        第１の電極
２０        第２の電極
３０，４０  ワイヤ
３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂ  端部近傍部
４２ａ      凹面状支持面（ワイヤ移動抑制部）
９０        半導体装置
１００      ボンディング構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015153819.tif 000006
【図５】
2015153819.tif 000007
【図６】
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【図７】
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