(57)【要約】【課題】残渣によってワイヤを傷つけることなく、ワイヤを被接続体に確実に接続する。【解決手段】ワイヤボンディング用ツールは、ワイヤを被接続体に押圧する際に、ワイヤを収容する案内溝１４を有する。案内溝１４は、第１溝部１４ａと第２溝部１４ｂとを有する。第１溝部１４ａでは、被接続体に押圧されたワイヤが案内溝１４の底に接触せず、ワイヤの上部にワイヤの残渣を収容するための空間が形成されるような断面形状を有する。一方、第２溝部１４ｂでは、被接続体に押圧されたワイヤが案内溝１４の底に接触し、ワイヤと被接続体とを確実に接続するための圧力がワイヤに印加されるような断面形状を有する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤを被接続体に押圧し、該ワイヤに超音波振動を印加することにより、該ワイヤを該被接続体に接続するワイヤボンディング用ツールであって、
ワイヤを被接続体に押圧する際に、該ワイヤが収容される第１溝と第２溝とを有し、
前記第１溝と前記第２溝は、一直線上に形成され、
前記第１溝は、被接続体に押圧されたワイヤが該第１溝の底に接触しないような断面形状を有し、
前記第２溝は、被接続体に押圧されたワイヤが該第２溝の底に接触するような断面形状を有する、
ことを特徴とするワイヤボンディング用ツール。
【請求項２】
前記第１溝は、ワイヤを被接続体に押圧した場合に、該第１溝の底に、該ワイヤの残渣を収容するための空間が形成されるような断面形状を有する、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用ツール。
【請求項３】
前記第１溝及び前記第２溝は、前記ワイヤボンディング用ツールの底面に形成され、
前記ワイヤボンディング用ツールは、該ワイヤボンディング用ツールの底面から前記ワイヤを繰り出すための貫通孔を有し、
前記第１溝は、その一端が前記貫通孔につながっている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤボンディング用ツール。
【請求項４】
前記ワイヤボンディング用ツールは、２つの前記第１溝を有し、
前記第２溝は、２つの前記第１溝の間に形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤボンディング用ツール。
【請求項５】
前記第１溝及び前記第２溝は、前記ワイヤボンディング用ツールの底面に形成され、
前記ワイヤボンディング用ツールは、該ワイヤボンディング用ツールの底面から前記ワイヤを繰り出すための貫通孔を有し、
前記第１溝の一方は、その一端が前記貫通孔につながっている、
ことを特徴とする請求項４に記載のワイヤボンディング用ツール。
【請求項６】
前記第２溝の長さは、該第２溝の長さと前記第１溝の長さとの和の５０〜９０％の範囲内に設定される、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のワイヤボンディング用ツール。
【請求項７】
前記第１溝の断面形状は三角形であり、前記第２溝の断面形状は半円形である、ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のワイヤボンディング用ツール。
【請求項８】
底面からワイヤを繰り出すワイヤボンディング用ツールを用いてワイヤを被接続体に接続するワイヤボンディング方法であって、
前記ワイヤボンディング用ツールは、
ワイヤを被接続体に押圧する際に、該ワイヤが収容される第１溝と第２溝とを有し、
前記第１溝と前記第２溝は、一直線上に形成され、
前記第１溝は、被接続体に押圧されたワイヤが該第１溝の底に接触しないような断面形状を有し、
前記第２溝は、被接続体に押圧されたワイヤが該第２溝の底に接触するような断面形状を有し、
前記ワイヤボンディング方法は、
前記第１溝及び前記第２溝に前記ワイヤを収容して、前記ワイヤボンディング用ツールで前記ワイヤを前記被接続体に押圧する押圧工程と、
前記ワイヤが前記被接続体に押圧された状態で、該ワイヤに超音波振動を印加する振動印加工程と、
を備える、ことを特徴とするワイヤボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤボンディング用ツール及びワイヤボンディング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムなどのワイヤ（リード細線）を電極などの被接続体に接続する場合、ワイヤボンディング装置（ワイヤボンダ）が一般的に使用される。
ワイヤボンダは、先端部からワイヤを繰り出すウェッジと呼ばれるワイヤボンディング用ツールを備えている。
【０００３】
ワイヤを被接続体に接続する場合、先端から繰り出されたワイヤをウェッジで被接続体に押圧し、ウェッジに超音波振動を印加する。これにより、ワイヤが押しつぶされた状態で被接続体に接合する。
【０００４】
ワイヤボンディングを連続して行うと、ウェッジにワイヤの残渣（アルミニウムなどの糟）が付着する場合がある。
ウェッジにワイヤの残渣が付着していると、ワイヤを被接続体に押圧する際、残渣によってワイヤが傷つき、ワイヤに亀裂が生じる場合がある。
【０００５】
そこで従来は、先端から繰り出されたワイヤを所定位置に配置するためにウェッジの先端に形成された案内溝の上部全体に、残渣を収容するための空間（空隙部）を形成している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−９４６４６号公報（２頁右下欄〜３頁左上欄、及び、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、空隙部が存在する部分では、ワイヤを被接続体に押圧するための力がワイヤに伝わらない。このため、案内溝の上部全体に空隙部を形成すると、ワイヤを被接続体に押圧する力が小さくなり、ワイヤの接続不良が発生するという問題がある。
【０００８】
以上のように、残渣を収容するための空間を案内溝の上部全体に形成する方法では、残渣によるワイヤの傷防止と、ワイヤの被接続体への確実な接続と、を同時に実現することができない。
【０００９】
従って、本発明は、残渣によってワイヤが傷つくのを防止すると共に、ワイヤを被接続体に確実に接続するワイヤボンディング用ツール及びワイヤボンディング方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点にかかるワイヤボンディング用ツールは、ワイヤを被接続体に押圧し、該ワイヤに超音波振動を印加することにより、該ワイヤを該被接続体に接続するワイヤボンディング用ツールであって、ワイヤを被接続体に押圧する際に、該ワイヤが収容される第１溝と第２溝とを有し、前記第１溝と前記第２溝は、一直線上に形成され、前記第１溝は、被接続体に押圧されたワイヤが該第１溝の底に接触しないような断面形状を有し、前記第２溝は、被接続体に押圧されたワイヤが該第２溝の底に接触するような断面形状を有する、ことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、残渣によってワイヤが傷つくのを防止すると共に、ワイヤを被接続体に確実に接続することができる。
【００１２】
前記第１溝は、ワイヤを被接続体に押圧した場合に、該第１溝の底に、該ワイヤの残渣を収容するための空間が形成されるような断面形状を有してもよい。
【００１３】
前記第１溝及び前記第２溝は、前記ワイヤボンディング用ツールの底面に形成され、前記ワイヤボンディング用ツールは、該ワイヤボンディング用ツールの底面から前記ワイヤを繰り出すための貫通孔を有し、前記第１溝は、その一端が前記貫通孔につながっていてもよい。
【００１４】
前記ワイヤボンディング用ツールは、２つの前記第１溝を有し、前記第２溝は、２つの前記第１溝の間に形成されていてもよい。
【００１５】
前記第１溝及び前記第２溝は、前記ワイヤボンディング用ツールの底面に形成され、前記ワイヤボンディング用ツールは、該ワイヤボンディング用ツールの底面から前記ワイヤを繰り出すための貫通孔を有し、前記第１溝の一方は、その一端が前記貫通孔につながっていてもよい。
【００１６】
前記第２溝の長さは、該第２溝の長さと前記第１溝の長さとの和の５０〜９０％の範囲内に設定されてもよい。
【００１７】
前記第１溝の断面形状は三角形であり、前記第２溝の断面形状は半円形であってもよい。
【００１８】
本発明の第２の観点にかかるワイヤボンディング方法は、底面からワイヤを繰り出すワイヤボンディング用ツールを用いてワイヤを被接続体に接続するワイヤボンディング方法であって、前記ワイヤボンディング用ツールは、ワイヤを被接続体に押圧する際に、該ワイヤが収容される第１溝と第２溝とを有し、前記第１溝と前記第２溝は、一直線上に形成され、前記第１溝は、被接続体に押圧されたワイヤが該第１溝の底に接触しないような断面形状を有し、前記第２溝は、被接続体に押圧されたワイヤが該第２溝の底に接触するような断面形状を有し、前記ワイヤボンディング方法は、前記第１溝及び前記第２溝に前記ワイヤを収容して、前記ワイヤボンディング用ツールで前記ワイヤを前記被接続体に押圧する押圧工程と、前記ワイヤが前記被接続体に押圧された状態で、該ワイヤに超音波振動を印加する振動印加工程と、を備える、ことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態にかかるワイヤボンディング用ツールについて図面を参照して説明する。
図１（ａ）から図１（ｄ）は、本実施の形態にかかるワイヤボンディング用ツール（ウェッジ）の構成を示す図である。
【００２０】
なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したウェッジの中央を紙面に平行に切断した場合の断面図である。また、図１（ｃ）は、図１（ａ）のウェッジをＡ−Ａ線で切断した場合の断面図であり、図１（ｄ）は、図１（ａ）のウェッジをＢ−Ｂ線で切断した場合の断面図である。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、ウェッジは、その底部に平坦面１１と傾斜面１２とを有する。
平坦面１１は、アルミニウムなどから形成されたワイヤを電極などの被接続体に押圧する際、被接続体の表面に対して平行に配置される。
傾斜面１２は、平坦面１１に対して所定の角度αだけ傾斜して形成されている。本実施の形態では、角度αが約１５度に設定されている。
【００２２】
また、ウェッジの内部には、ワイヤを繰り出すための繰出用孔１３が形成されている。
繰出用孔１３は、図１（ｂ）に示すように、平坦面１１と傾斜面１２との境界部分から平坦面１１に対して斜めにウェッジを貫通するように形成されている。
【００２３】
また、平坦面１１には、ワイヤを被接続体に押圧する際、ワイヤを所定位置に配置するための案内溝１４が形成されている。
案内溝１４は、図１（ｂ）に示すように、平坦面１１と傾斜面１２との境界部分からウェッジの側壁に渡って一直線に形成されており、境界部分において繰出用孔１３につながっている。
【００２４】
また、図２に示すように、案内溝１４は、平坦面１１及び案内溝１４に対して垂直に形成された穴から構成されるセパレート部１５によって２つの部分（第１溝部１４ａ、第２溝部１４ｂ）に区切られている。なお、図２は、図１（ｂ）において丸で囲んだ部分の拡大図である。
【００２５】
第１溝部１４ａは、ワイヤを被接続体に押圧する際に、案内溝１４の内壁とワイヤの表面との間に間隙が形成されるような断面形状及び断面形状のサイズを有する。
【００２６】
例えば、第１溝部１４ａの断面形状は図１（ｃ）に示すような三角形に設定され、幅Ｗ１及び高さＨ１はワイヤの直径よりも小さく設定される。ワイヤの直径が１２７μｍである場合、幅Ｗ１は例えば８１．９μｍに、高さＨ１は例えば７１μｍに設定される。
【００２７】
これにより、第１溝部１４ａでは、被接続体に押圧されたワイヤが案内溝１４の底に接触せず、ワイヤボンディングを連続して行うことにより発生する残渣を収容して外部に排出するための空間（間隙）が形成される。その結果、発生した残渣によってワイヤが傷つくことを防止できる。
【００２８】
一方、第２溝部１４ｂは、ワイヤを被接続体に押圧する際に、案内溝１４の内壁全体がワイヤの表面に接触するような断面形状及び断面形状のサイズを有する。
【００２９】
例えば、第２溝部１４ｂの断面形状は図１（ｄ）に示すような半円形に設定され、幅Ｗ２はワイヤの直径よりも若干大きく設定され、高さＨ２は第１溝部１４ａの高さＨ１よりも小さく設定されている。ワイヤの直径が１２７μｍである場合、幅Ｗ２は例えば１２８μｍに、高さＨ２は例えば６４μｍに設定される。
【００３０】
これにより、第２溝部１４ｂでは、被接続体に押圧されたワイヤが案内溝１４の底に接触し、ワイヤと被接続体とを確実に接続するのに十分な圧力をワイヤに印加することができる。
【００３１】
また、第１溝部１４ａの長さも、発生する残渣によってワイヤが傷つくのを防止できるように設定され、第２溝部１４ｂの長さも、ワイヤと被接続体とを確実に接続するのに十分な圧力がワイヤに印加されるように設定される。
【００３２】
ただし、第１溝部１４ａと第２溝部１４ｂのそれぞれの長さは、互いの長さに応じて設定される。具体的には、ウェッジの大きさに限りがあるため、第１溝部１４ａを長く設定すると第２溝部１４ｂが短くなり、第１溝部１４ａを短く設定すると第２溝部１４ｂが長くなる。
【００３３】
図３に示すように、第２溝部１４ｂの長さＬ２を長く設定すると、ワイヤに印加される圧力が強くなり、ワイヤの接続強度が増加する。しかし、第１溝部１４ａの長さＬ１が短くなるため、発生した残渣の全てをワイヤの上部に形成された間隙に収容することができず、ワイヤに生じる亀裂の発生率が増加する。
【００３４】
一方、第２溝部１４ｂの長さＬ２を短く設定すると、第１溝部１４ａの長さＬ１が長くなるので、発生した残渣を除去しやすくなり、ワイヤに生じる亀裂の発生率が減少する。しかし、第２溝部１４ｂの長さＬ２が短いため、ワイヤに印加される圧力が弱くなり、ワイヤの接続強度が減少する。
【００３５】
以上のことから、第２溝部１４ｂの長さ比率（Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）×１００）が５０〜９０（％）の範囲内、望ましくは７０〜９０（％）の範囲内、になるように第１溝部１４ａ及び第２溝部１４ｂの長さを設定する。
【００３６】
以上のように形成されたウェッジを用いることにより、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、第１溝部１４ａでは、被接続体２上に押圧されたワイヤ１の上部に残渣を収容する間隙３が形成され、第２溝部１４ｂでは、案内溝１４の内壁の全体がワイヤ１に接触する。これにより、残渣によってワイヤ１が傷つくのを防止すると共に、ワイヤ１を被接続体２に確実に接続することができる。
【００３７】
次に、以上のように形成されたウェッジを用いてワイヤを被接続体に接続する場合の手順について説明する。
なお、以下に示すワイヤボンディングは、例えば、図示せぬコンピュータが予め提供されたプログラムに従って、図示せぬワイヤ供給装置、駆動モータ、及び、超音波振動発生器などを制御することにより行われる。
【００３８】
初めに、図５（ａ）に示すように、繰出用孔１３を介して、ウェッジの先端から所定の長さだけワイヤ１が繰り出される。
次に、図５（ｂ）に示すように、ウェッジが、ワイヤ１を挟んで被接続体２上に下降する。この際、ワイヤ１は、所定位置からずれないように案内溝１４内に収容される。
【００３９】
そして、ウェッジを介して所定の圧力がワイヤ１に印加され、ワイヤ１が被接続体２に押圧される。
この際、案内溝１４が上記した構成を有するので、ワイヤ１の残渣は第１溝部１４ａ内に収容され、ワイヤ１が残渣によって傷つけられることがない。また、第２溝部１４ｂでは、ワイヤ１と被接続体２とを確実に接続するのに十分な圧力がワイヤに印加される。
【００４０】
続いて、ウェッジを介して所定周波数の超音波振動がワイヤ１に印加され、ワイヤ１が被接続体２に接続される（ファーストボンディング）。なお、超音波振動の方向は、被接続体２に押圧されたワイヤ１に実質的に平行である。
次に、ウェッジは、図５（ｃ）に示すように上昇して、ワイヤ１のループを作りながら、図５（ｄ）に示すように次の被接続体２上に移動する。
【００４１】
そして、上記と同様に、所定の圧力及び所定の超音波振動が、ウェッジを介してワイヤ１に印加され、ワイヤ１と次の被接続体２とが接続される（セカンドボンディング）。
【００４２】
この場合も、上記と同様に、ワイヤ１は、残渣によって傷つくことなく、被接続体２に確実に接続される。これにより、２つの被接続体２が、ワイヤ１によって電気的に接続される。
【００４３】
その後、図５（ｅ）に示すようにウェッジが上昇し、図５（ｆ）に示すようにワイヤ１が切断される。
以上のように、第１溝部１４ａ及び第２溝部１４ｂから構成された案内溝１４を有するウェッジを用いることにより、ワイヤの残渣でワイヤを傷つけることなく、ワイヤを被接続体に確実に接続することができる。
【００４４】
なお、上記した実施の形態では、第１溝部１４ａが、ワイヤの残渣が付着しやすい繰出用孔１３の近傍にのみ形成されている場合を示した。しかし、図６に示すように、第２溝部１４ｂの両側に第１溝部１４ａを形成してもよい。
【００４５】
この場合も、残渣によってワイヤが傷つくのを防止すると共に、ワイヤを被接続体に確実に接続するためには、第２溝部１４ｂの長さ比率（Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）×１００）が５０〜９０（％）の範囲内、望ましくは７０〜９０（％）の範囲内、になるように第１溝部１４ａ及び第２溝部１４ｂの長さを設定する。即ち、１つの第１溝部１４ａの長さＬ１は、第２溝部１４ｂの長さＬ２の１／１８〜１／２の範囲内、望ましくは１／１８〜３／１４の範囲内、に設定される。
【００４６】
また、発生した残渣によってワイヤが傷つくのを防止できれば、第１溝部１４ａの断面形状は上記した三角形でなくてもよい。例えば、台形や半楕円形などであってもよい。
【００４７】
また、案内溝１４は、第１溝部１４ａにおいて、例えば図７に示すように、第２溝部１４ｂと実質的に同一の断面形状を有する溝１６ａと、残渣を収容するための第２の溝１６ｂと、から構成されてもよい。このようにしても、ワイヤが残渣によって傷つくことを防止できる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によって、残渣によってワイヤが傷つくのを防止すると共に、ワイヤを被接続体に確実に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるワイヤボンディング用ツール（ウェッジ）の構成図である。
【図２】図１のウェッジに形成された案内溝の拡大図である。
【図３】図２に示した案内溝を構成する第２溝部の長さと、ワイヤ接続強度及び亀裂の発生率と、の関係を示す図である。
【図４】ワイヤが案内溝に接触している状態を示す図である。
【図５】図１のウェッジを用いてワイヤを被接続体に接続する場合の手順を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかるウェッジの他の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかるウェッジの他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１　　平坦面
１２　　傾斜面
１３　　繰出用孔
１４　　案内溝
１４ａ　第１溝部
１４ｂ　第２溝部
１５　　セパレート部
【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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