JP2000216189A - 絶縁被覆ボンディングワイヤ - Google Patents

絶縁被覆ボンディングワイヤ

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wire
bonding wire
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substrate
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Shingo Kaimori
信吾 改森
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエッジボンディング時のボンド（ボールボン
ディング法：第２ボンド、ウエッジボンディング法：第
１，２ボンド）の接合不良や断線が生じない絶縁被覆ボ
ンディングワイヤを実現することを目的とする。 【解決手段】絶縁被覆材料として、Ｔg（ガラス転移温
度）が１２０℃以下、Ｔm（融点）が１３０℃以上の樹
脂、又は弾性率が200Kg/mm2以下、伸び率が１０％以上
の樹脂を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路素子（I
C、LSI、トランジスタ等）上の電極と、回路配線基板
（リードフレーム、セラミックス基板、プリント基板
等）の導体配線とを接続するボンディングワイヤに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】集積回路素子と回路配線基板との接続法
としては、ボールボンディング法、ウエッジボンディン
グ法、半田接続法、抵抗溶接法等が行われているが、そ
の中でも金細線のボンディングワイヤを用いたボールボ
ンディング法、及びアルミ細線、金細線のボンディング
ワイヤを用いたウエッジボンディング法が一般的であ
る。
【０００３】ボールボンディング法には高速ボンディン
グが可能、ウエッジボンディング法には低ループ化が可
能、低基板温度でのボンディングが可能等の長所があ
る。一般的なボールボンディング法のプロセスは、以下
のとおりである。移動自在なキャピラリ（以下「ボンデ
ィングツール」という）にガイドされたワイヤの先端に
ボールを形成した後、第１ボンディング点である集積回
路素子上の電極に、前記ボールを、超音波振動を印可し
つつ押圧して接合を形成する（ボールボンディング）。
その後ワイヤを引き出しながら、ボンディングツールを
第２ボンディング点である回路配線基板の電極に移動し
て、同様に接続する（ウエッジボンディング。このとき
ボールの形成はない）。接続後、キャピラリを上昇させ
ワイヤをクランプして引っ張ることによりワイヤを切断
する。
【０００４】一般的なウエッジボンディング法のプロセ
スは、第２ボンディング点のみならず第１ボンディング
点でもボールの形成をしないでウエッジボンディングで
接合するものであり、ボンディングツールの形状がボー
ルボンディング法と違っている。近年の高集積化、多ピ
ン化によりボンディングワイヤの間隔は狭く、ワイヤス
パンは長くなる傾向にある。その結果樹脂封止時に隣接
ワイヤ同士が接触ショートする危険性が増し問題となっ
ている。またチップサイズパッケージ化によるボンディ
ングワイヤの低ループ化傾向もあり、この場合はワイヤ
と素子が接触ショートする危険性が問題となっている。
こういった接触の危険性を伴う実装での使用を考慮し、
絶縁性高分子材料で被覆したボンディングワイヤが開発
されてきている（特開昭59-154054号公報参照）。
【０００５】一般に使用されている絶縁被覆ボンディン
グワイヤの絶縁被覆材料としてはウレタン樹脂、ポリビ
ニルホルマール樹脂が挙げられる。絶縁被覆ワイヤは接
触ショートを防ぐことによる生産性向上が図れるのみな
らず、交差接触してもショートしないので回路素子設計
の自由度を上げることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】絶縁被覆ボンディング
ワイヤを従来のボールボンディング装置で使用する場
合、第１ボンド側では放電によるボール形成の際に高分
子被膜が加熱昇華しボール表面に残らないためベアワイ
ヤと同じボンディング条件にて接合強度を含め同程度の
ボンディング性が得られる。
【０００７】しかし第２ボンド側では、絶縁被覆を剥離
することなく、ボンディングツール先端部で直接ワイヤ
を基板へと押しつけ、絶縁被覆の破壊をワイヤ変形（変
形に追従できなくなった被膜が破断）、超音波振動、熱
分解によって行うが、主に次の２つの問題が生じる。１
つはボンドの接合不良の問題、もう１つはボンド形成後
クランプが閉じる前にボンドとワイヤとの切断が起こる
という断線問題である。
【０００８】本発明者は次のことを見いだした。接合不
良問題の原因は印加されるエネルギー（基板熱、荷重、
超音波）が被膜の破壊に使用されるため芯線−基板間の
接合に向けられるエネルギーが少なくなり接合強度が低
下する、また接合界面に被膜の一部が残存することによ
り接合強度が低下することである。断線問題の原因の１
つは、接合不良問題と同様の理由によりテールボンド部
（クランプが閉じた状態でボンディングツールが上昇す
ると基板から剥がされてワイヤ先端部となる部分）の接
合強度が低下していること、またさらに大きな原因とし
て絶縁被覆があることによりワイヤの変形が阻害される
ことである。
【０００９】以上の２つの問題はボンディング時の負荷
（荷重及び超音波強度）を強く設定すると接合不良頻度
は減少するが断線頻度は増加する、逆に負荷を弱く設定
すると断線頻度は減少するものの接合不良頻度が増加す
るという相反する関係にあり、その結果として絶縁被覆
ボンディングワイヤにおいては良好なボンディング性が
得られる条件の幅が非常に狭いものとなる。なおこれら
２つの問題は芯線の径が細いほど、絶縁被覆層が厚いほ
ど顕著になる。
【００１０】絶縁被覆ボンディングワイヤを従来のウエ
ッジボンディング装置で利用する場合、第１ボンド側及
び第２ボンド側で、ボールボンディング法の第２ボンド
側と同様な問題、すなわち接合不良の問題と断線問題が
生じる。なお、絶縁性高分子材料で被覆したボンディン
グワイヤ用にウエッジボンド（ボールボンディング法：
第２ボンド、ウエッジボンディング法：第１，２ボン
ド）前に被膜の剥離をする機構を設けたボンディング装
置も提案されているが、ボンディング速度が遅くなる、
装置が高価である、剥離の位置精度が不十分である等の
問題を抱えているので、本発明は、被膜剥離機構を設け
ていない、すなわちウェッジボンド前に被覆を剥離する
ことなく直接基板にボンディングするボンディング装置
及び方法を前提とする。
【００１１】本発明の目的は、絶縁被覆ボンディングワ
イヤをボールボンディング装置で利用する場合、ウエッ
ジボンディング装置で利用する場合のいずれであっても
適用されるものであって、ウエッジボンディング時のボ
ンド（ボールボンディング法：第２ボンド、ウエッジボ
ンディング法：第１，２ボンド）の接合不良や断線が生
じない絶縁被覆ボンディングワイヤを実現することを目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の絶縁被覆ボンデ
ィングワイヤは、絶縁被覆材料として、Ｔg（ガラス転
移温度）が１２０℃以下、Ｔm（融点）が１３０℃以上
（請求項１）の樹脂、絶縁被覆材料として、弾性率が20
0Kg/mm2以下、伸び率が１０％以上（請求項２）の樹脂
を使用する。
【００１３】低Ｔｇという特性を有する場合は、基板か
らの熱により低弾性率、高伸び状態（ガラス転移状態）
に至り易いためワイヤの変形阻害が起こりにくく、断線
不良が生じにくい。しかしボンディング時の基板からの
熱により被膜劣化、絶縁性劣化が生じないためには適度
な耐熱性が必要である。我々は多種絶縁被膜での実験を
行った結果、基板温度１５０℃以下の場合Ｔgが１００
℃以下Ｔmが１３０℃以上、基板温度１５０度より大き
く２００℃以下の場合Ｔgが１１０℃以下Ｔmが１７０℃
以上、基板温度２００度より大きく２５０℃以下の場合
Ｔgが１２０℃以下Ｔmが１９０℃以上、基板温度２５０
℃より大きく２８０℃以下の場合Ｔgが１２０℃以下Ｔm
が２００℃以上の被膜を使うと良好なボンディング性と
絶縁性保持が両立することを見いだした。
【００１４】また低Ｔgという特徴がなくとも低弾性
率、高伸び率という特性を有す樹脂であればワイヤの変
形阻害が起こりにくいために良好なボンディング性が得
られる。我々は多種絶縁被膜での実験を行った結果、具
体的には弾性率が200kg/mm2以下、伸び率が１０％以上
であれば良好なボンディングが可能となることを見いだ
した。弾性率170kg/mm2以下伸び率１５％以上であれ
ば、さらに不良率減少を図れ好ましい。
【００１５】例えばそのような特性を示す程度に焼付硬
化を施したポリアミドイミドが好適である（請求項
３）。さらにポリアミドイミドに、ポリエーテルイミド
若しくはポリアミドを混合すると伸び率が向上するので
さらに好適である（請求項４）。Ｔg、Ｔmに関する前記
条件、弾性率、伸び率に関する前記条件を満たす樹脂は
最良のボンディング性を有する。例えば脂肪族ポリアミ
ド、ポリエステルの一部が当てはまる（請求項５）。脂
肪族ポリアミド樹脂にはナイロン６，ナイロン７，ナイ
ロン11，ナイロン12，ナイロン66，ナイロン610，ナイ
ロン612，ナイロン46、共重合ナイロン等が挙げられ
る。また上記のポリアミド樹脂にウレタン、ポリビニル
ホルマール、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、
シリコーン樹脂、フッ素樹脂などを混合して使用しても
良い。
【００１６】芯線材料については金が一般的であるが特
に限定する必要はなく銀、銅、アルミ等、またはそれら
に金メッキ、錫メッキ、ニッケルメッキしたものでも構
わない。芯線径としては１５μｍ〜７０μｍが一般的で
あるが本発明では特に限定する必要はない。絶縁被覆厚
については芯線径に大きく依存するものであるが特に限
定する必要はない。一般的には、０．１μｍ〜５．０μ
ｍ位が好適である。被覆厚が０．１μｍ以下であると良
好な被膜を均一に形成するのが困難となり、５．０μｍ
以上であるとボンディング時の被覆材の影響が大きいた
めにボンディング不良頻度が大きくなる。被覆厚をさら
に０．３〜２．０μｍ程度に設計すると良好なボンディ
ング性、均一かつ良好な被膜形成性が安定して確保でき
るためにさらに好適である。
【００１７】本発明にボンディングワイヤに好適なボン
ディングツールは、インサイドチャンファー（ツール孔
先端部の傾斜面のこと。以下「ＩＣ」と略すことがあ
る）の角度（ツール底面とインサイドチャンファーの境
界付近での角度。インサイドチャンファー角という）が
１２５度以上１８０度以下である、インサイドチャンフ
ァーとボンディングツール底面平滑部との境界部のエッ
ジを丸めている、インサイドチャンファーが大きい、イ
ンサイドチャンファーの表面粗度が大きい、又はフェー
ス角が０°以上４°以下であることを特徴とする。
【００１８】図１は、ボールボンディング装置に使用す
るボンディングツールの断面図であり、インサイドチャ
ンファー角、インサイドチャンファーの大きさ、フェー
ス角を描き入れている。インサイドチャンファーとボン
ディングツール底面平滑部との境界部は、符号Ａで示し
ている。インサイドチャンファー角を１２５度以上に設
定することによりインサイドチャンファーとボンディン
グツール底面平滑部とのなす角度が鈍くなる。絶縁被覆
ボンディングワイヤは、絶縁被覆がワイヤ変形を阻害す
るために断線しやすいが、この角度が鈍くなることによ
りワイヤの変形の集中が抑えられ、さらにワイヤへかか
る張力の応力集中が起きにくくなり断線不良頻度の減少
が図れる。ベアワイヤボンディングの場合にはインサイ
ドチャンファー角が９０度ないし１２０度のボンディン
グツールを使用するのが一般的であるが、絶縁被覆ボン
ディングワイヤを使用する際には１２５度よりも大きく
１８０度以下のものを使用することが望ましく、１４０
度以上１８０度以下のものは効果が大きいためさらに好
ましい。ボールボンドの径を小さくとるためには穴に近
づくに連れ段階的、又は漸次的に値を変化させると好適
である。
【００１９】また、インサイドチャンファーとボンディ
ングツール底面平滑部との境界部Ａのエッジを丸めるこ
とによりインサイドチャンファー角を大きくすることと
同様の効果が得られるため断線不良減少を図ることがで
きる。インサイドチャンファーの大きさ、インサイドチ
ャンファー角を大きく設定することによりテールボンド
部での基板への押し圧が強く超音波の伝達が良くなり絶
縁被覆の破壊が促進されてテールボンド部の接合強度が
大きくなり、断線不良の減少が図れる。絶縁被覆ボンデ
ィングワイヤは被覆がワイヤ変形を阻害するために断線
しやすいが、超音波印加によりワイヤ変形が促されるた
め変形能が改善されることも原因である。ベアワイヤの
場合インサイドチャンファーの大きさ、インサイドチャ
ンファー角を大きく設定するとテール残り不良が生じる
が、絶縁被覆ボンディングワイヤでは切断されやすいた
めにテール残り不良は非常に起こりにくい。その結果被
覆ワイヤの適正なインサイドチャンファーの大きさはベ
アワイヤに比べて大きな方向へとずれる値となる。
【００２０】適正インサイドチャンファーの大きさは使
用するワイヤ、基板の接合性、ボンディング装置の精
度、集積回路素子のパッドピッチ（隣接ワイヤとのボン
ド点間最短距離）、ボンディング条件等に依存する。パ
ッドピッチが９０μｍ以下にて、使用ワイヤ径（芯線径
のことをいう。以下同じ）１５μｍ以上３０μｍ以下の
場合適正インサイドチャンファーの大きさは１５μｍ以
上、パッドピッチ９０μｍより大きく１２５μｍ以下に
て使用ワイヤ径１５μｍ以上２５μｍ以下の場合適正イ
ンサイドチャンファーの大きさは１８μｍ以上、パッド
ピッチ９０μｍより大きく１２５μｍ以下にて使用ワイ
ヤ径２５μｍより大きく３５μｍ以下の場合適正インサ
イドチャンファーの大きさは２１μｍ以上、パッドピッ
チが１２５μｍより大きく使用ワイヤ径１５μｍ以上２
５μｍ以下の場合適正インサイドチャンファーの大きさ
は２５μｍ以上、パッドピッチが１２５μｍより大きく
使用ワイヤ径が２５μｍより大きく３５μｍ以下の場合
適正インサイドチャンファーの大きさは２８μｍ以上で
あることが好ましい。
【００２１】またインサイドチャンファーを大きく設定
するとボンディングツール底面でボンド部に当てられる
部分が小さくなり接合不良頻度が増加する。インサイド
チャンファーの値はボンド長さを越えないことが望まし
い。ここでボンド長さは（底面径−穴径−２×インサイ
ドチャンファーの大きさ）／２で定義する。インサイド
チャンファー角を大きくした場合、またはボンディング
条件として後に記載する断線の生じにくい、絶縁被覆の
破壊が起こりやすいボンディング条件を使用する場合に
はインサイドチャンファーの大きさを上記のものより小
さくできる。
【００２２】すなわち、パッドピッチが９０μｍ以下、
使用ワイヤ径１５μｍ以上３０μｍ以下の場合適正イン
サイドチャンファーの大きさは１２μｍ以上、パッドピ
ッチ９０μｍより大きく１２５μｍ以下、使用ワイヤ径
１５μｍ以上２５μｍ以下の場合適正インサイドチャン
ファーの大きさは１５μｍ以上、パッドピッチ９０μｍ
より大きく１２５μｍ以下、使用ワイヤ径２５μｍより
大きく３５μｍ以下の場合適正インサイドチャンファー
の大きさは１８μｍ以上、パッドピッチが１２５μｍよ
り大きく、使用ワイヤ径１５μｍ以上２５μｍ以下の場
合適正インサイドチャンファーの大きさは２０μｍ以
上、パッドピッチが１２５μｍより大きく、使用ワイヤ
径２５μｍより大きく３５μｍ以下の場合適正インサイ
ドチャンファーの大きさは２５μｍ以上となる。
【００２３】インサイドチャンファーの表面に粗面化処
理を施すことにより、超音波のエネルギーの伝達が良く
なりインサイドチャンファー、インサイドチャンファー
角を大きく設定した場合と同様に断線不良の減少が見ら
れる。また、フェース角度が小さいことを特徴とするボ
ンディングツールはワイヤの基板への押しつけ圧が強く
超音波のパワーを伝えやすいため、絶縁被覆の破壊を促
進しボンドの接合強度が強くなり接合不良頻度が低減す
る。ベアワイヤボンディングの場合にはフェース角８度
のボンディングツールを使用するのが一般的であるが絶
縁被覆ボンディングワイヤを使用する際には０度以上４
度以下のものを使用することが望ましい。
【００２４】以上のツール形状は単独でも効果がある
が、複数を組み合わせることによりその効果はさらに顕
著なものとなる。特に(1)フェース角を４度以下０度以
上、かつ(2)インサイドチャンファー角が１２５度以上
１８０度以下、かつ(3)インサイドチャンファーをパッ
ドピッチが９０μｍ以下、使用ワイヤ径１５μｍ以上３
０μｍ以下の場合１２μｍ以上、パッドピッチ９０μｍ
より大きく１２５μｍ以下、使用ワイヤ径１５μｍ以上
２５μｍ以下の場合１５μｍ以上、パッドピッチ９０μ
ｍより大きく１２５μｍ以下、使用ワイヤ径２５μｍよ
り大きく３５μｍ以下の場合は１８μｍ以上、パッドピ
ッチが１２５μｍより大きく使用ワイヤ径１５μｍ以上
２５μｍ以下の場合２０μｍ以上、パッドピッチが１２
５μｍより大きく使用ワイヤ径２５μｍより大きく３５
μｍ以下の場合２５μｍ以上に設定すると良い。
【００２５】本発明の絶縁被覆ボンディングワイヤに好
適なボンディング方法は、ボンディングツールが基板に
接触する前から超音波を印加する、サーチ速度（ボンデ
ィングツールが基板に接触する瞬間のツールの下降速
度）を20mm/秒以下に設定する、サーチ荷重値（ボンデ
ィングツールが基板に接触する瞬間のツールの基板への
押し圧）を１０ｇ以上４０ｇ以下に設定する、ボンディ
ングツールが基板に接触する瞬間から本荷重（最高荷
重）に移るまでの時間を１０msec以上に設定する、又は
これらの組み合わせである。
【００２６】ボンディングツールが基板に接触する前か
ら超音波を印加しておくとボンディングツールにより基
板に絶縁被覆ワイヤが接触する際の被覆破壊が促され、
芯線と基板との接合が容易となるため接合不良頻度が減
少する。同様の理由でテールボンド部の接合強度が増す
ため断線不良も減少する。絶縁被覆ワイヤはベアワイヤ
に比べて変形能に劣り断線し易いが、超音波印加により
ワイヤ変形が促されるため変形能が改善されることも断
線不良減少の原因である。しかし超音波パワーが強すぎ
ると逆に断線不良原因となりうる。ボンディングツール
が基板に接触する前から印加する超音波パワーは、ボン
ディングツールが基板に接触した後、芯線と基板構成金
属との接合時に使用されるパワーの１．５倍を越えない
程度が好適である。
【００２７】サーチ速度が遅く設定されたボンディング
条件、サーチ荷重値が小さく設定されたボンディング条
件もしくはボンディングツールが基板に接触する瞬間か
ら本荷重（最高荷重）に移るまでの時間が長く設定され
た条件でボンディングをするとワイヤの変形速度が遅く
なるためクランプが閉じる前の断線不良が生じにくい。
【００２８】金属の変形は転移の移動、結晶面間のずれ
により起こるが変形速度が遅いと転移の移動が十分に追
従できるために応力集中が起こらず断線が生じにくいた
めであり、同時に基板からの熱伝導により被覆材の弾性
率が低下、伸び率が大きい状態でワイヤ変形が起こるた
めに絶縁被覆がワイヤ変形を阻害する程度を低減できる
からである。
【００２９】好適なサーチ速度は使用線、装置精度、使
用基板、ボンド条件、使用ボンディングツールに大きく
依存するが、ボールボンディング装置の場合、通常２０
mm/sec以上のサーチ速度では不良率が多いため２０mm/s
ec以下に設定することが望ましい。１５mm/sec以下に設
定すると不良率減少はさらに顕著となりより好適であ
る。また5mm/sec以下に設定するとボンディング時間が
長くなり生産性に劣るため好適でない。勿論生産性の点
から5mm/sec以下が許容できるのであれば5mm/sec以下に
設定しても構わない。
【００３０】好適なサーチ荷重値は使用線、装置精度、
使用基板、ボンド条件、使用ボンディングツールに大き
く依存するが、通常４０ｇ以上のサーチ荷重では不良率
が多いため４０ｇ以下に設定することが望ましい。ただ
し装置精度の面から１０ｇ以下に設定するとばらつきが
大きくなるため１０ｇ以上に設定することが好ましい。
勿論高精度な装置を使用する場合、ばらつきが問題にな
らない場合は１０ｇ以下に設定しても構わない。
【００３１】好適なボンディングツールが基板に接触す
る瞬間から本荷重（最高荷重）に移るまでの時間は１０
msec以上100msec以下に設定することが望ましい。100ms
ec以上に設定するとボンディング時間が長くなり生産性
に劣るため好適でない。勿論生産性の点から100msec以
上が許容できるのであれば100msec以上に設定しても構
わない。
【００３２】以上のボンディング条件は単独でも効果が
有るが、複数を組み合わせることによりその効果はさら
に顕著なものとなる。特にボンディングツールが基板に
接触する前から超音波を印加しておき、サーチ荷重を１
０ｇ以上４０ｇ以下、サーチ速度を２０mm/sec以下に設
定するボンディング条件は好適である。以上絶縁被覆ボ
ンディングワイヤで良好なボンディングを行うために被
覆材の選択、ボンディングツール形状の選択、ボンディ
ング条件の選択に分けて列記したがこれらを組み合わせ
ることによりその効果はさらに顕著なものとなる。
【００３３】特にフェース角を４度以下０度以上、かつ
インサイドチャンファー角が１２５度以上１８０度以下
の形状のツールを使用し、ボンディングツールが基板に
接触する前から超音波を印加する、サーチ荷重を１０ｇ
以上４０ｇ以下、サーチ速度を２０mm/sec以下に設定す
るボンディング条件にて絶縁被覆材料として弾性率が20
0Kg/mm２以下、伸び率が１０％以上の絶縁ボンディング
ワイヤを使用すると好適なボンディングを実現すること
ができる。
【００３４】
【実施例】(1)以下の４種の樹脂被覆ワイヤを製造し
た。 ＜ポリアミド樹脂被覆ワイヤ＞ナイロン樹脂（ナイロン
612，ナイロン66，ナイロン12）を溶剤に溶かしたナイ
ロンワニスを使用した。固形分は４％である。定量的に
溶液が供給されるフェルト間に、サプライリールから線
速８０ｍ／分で供給される直径２５μｍの金線を通すこ
とにより、金線表面にナイロンワニスを塗布し、加熱炉
２４０°Ｃで溶剤蒸発させ、樹脂熱硬化を行った。被覆
厚は１μｍである。 ＜PAI/PEI被覆ワイヤ＞PAI/PEI（ポリアミドイミドとポ
リエーテルイミド混合）樹脂を溶剤に溶かしたワニスを
使用した。固形分は４％である。製造はサプライリール
から線速８０ｍ／分で供給される直径２５μｍ金線表面
にワニスを塗布し、加熱炉３６０°Ｃで溶剤蒸発、樹脂
熱硬化を行った。被覆厚は１μｍである。 ＜ウレタン被覆ワイヤ＞ウレタン樹脂を溶剤に溶かした
ウレタンワニスを使用した。固形分は２３％である。製
造はサプライリールから線速８０ｍ／分で供給される２
５μｍ金線表面にウレタンワニスを塗布し、加熱炉２６
０°Ｃで溶剤蒸発、樹脂熱硬化を行った。被覆厚は１μ
ｍである。
【００３５】＜ＰＶＦ被覆ワイヤ＞ＰＶＦ（ポリビニル
ホルマール）樹脂を溶剤に溶かしたワニスを使用した。
固形分は５％である。製造はサプライリールから線速８
０ｍ／分で供給される２５μｍ金線表面にＰＶＦワニス
を塗布し、加熱炉２８０°Ｃで溶剤蒸発、樹脂熱硬化を
行った。
【００３６】(2)実施例１−４、比較例１−３ 前記各被覆樹脂について、濃縮ワニスから70μｍ厚の樹
脂シートを作成して弾性率、伸び率、Ｔg(ガラス転移温
度)、Ｔm（融点）の試験を行った。ここに、弾性率、伸
び率とは、樹脂を溶剤に溶かしたワニスをシート状に形
成して焼成し(焼成後の膜厚７０μｍ)、シートを１ｃｍ
×５ｃｍの短冊状に切断し、両端をつかみ、１０ｍｍ／
分の速さで延ばす際の弾性率、切断時の伸び率をいう。
シートの焼成条件はナイロン１８０℃１時間＋２００℃
１時間、PAI/PEIは２２０℃２時間、PVF、ウレタンは１
８０℃１時間＋２２０℃１時間である。
【００３７】ワイヤのウエッジボンディングの条件は、
基板温度２８０°Ｃ、フェース角度０°、ＩＣ角度１５
０°、ＩＣの大きさ３０μｍ、サーチ荷重４０ｇ、ボン
ド荷重８０ｇ、サーチ速度１５mm/sである。４種の樹脂
被覆ワイヤの弾性率、伸び率、Ｔg、Ｔmと、接合強度
（リード、チップ間に張られたワイヤを第１ボンド点の
ネックで切断し、ワイヤ端を測定治具で挟み、第２ボン
ド点をワイヤ端の方向に0.25mm/sで移動すると同時にワ
イヤ端を速度0.5mm/sで真上に引っ張り、切断した際の
接合強度）、絶縁性（電圧１０Ｖで、ワイヤ樹脂表面と
接合基板電極との間の導通を測り、導通がない場合を絶
縁性良とする）、付着不良率、断線率との関係は、表１
のようになった。
【００３８】
【表1】
【００３９】以上の結果から、実施例１−実施例４につ
いては、付着不良率、断線率はともに０であった。実施
例４の絶縁性が悪いのは、樹脂のＴmに比べて基板温度
が高過ぎたためと考えられる。 (3) 実施例５−８、比較例４ ナイロン６１２樹脂被覆ワイヤを使用して、ウエッジボ
ンドを行った。ワイヤのウエッジボンディングの条件
は、基板温度２８０°Ｃ、フェース角度０°、サーチ荷
重４０ｇ、ボンド荷重１００ｇ、サーチ速度１５mm/sで
ある。
【００４０】ボンディングツールのＩＣの大きさ、ＩＣ
角度とウエッジボンド不良率との相関を調査したとこ
ろ、表２のようになった。
【００４１】
【表２】
【００４２】表２から、ＩＣ角度が大きいほど、付着不
良率、断線率は減り、ＩＣの大きさが大きいほど付着不
良率、断線率は減ることが分かる。 (4) 実施例９−１０、比較例５ ウレタン樹脂被覆ワイヤを使用して、ウエッジボンドを
行った。ワイヤのウエッジボンディングの条件は、基板
温度２８０°Ｃ、フェース角度０°、ＩＣ角度１５０
°、ＩＣの大きさ３０μｍ、サーチ荷重４０ｇ、ボンド
荷重１００ｇ、サーチ速度１５mm/sである。
【００４３】ボンディングツールの底面とＩＣとの境界
部のエッジを丸めること、ＩＣの表面粗度を大きくする
ことが、ウエッジボンド付着不良率、断線率に与える影
響を調査したところ、表３のようになった。
【００４４】
【表３】
【００４５】表３から、エッジを丸めるほうが断線率が
減り、ＩＣの表面が粗いほうが断線率が減ることが分か
る。 (5) 実施例１，１１、比較例６ ナイロン６１２樹脂被覆ワイヤを使用して、ウエッジボ
ンドを行った。ワイヤのウエッジボンディングの条件
は、基板温度２８０°Ｃ、ＩＣ角度１５０°、ＩＣの大
きさ３０μｍ、サーチ荷重４０ｇ、ボンド荷重８０ｇ、
サーチ速度１５mm/s、である。
【００４６】ボンディングツールのフェース角度がウエ
ッジボンド付着不良率、断線率に与える影響を調査した
ところ、表４のようになった。
【００４７】
【表４】
【００４８】表４から、フェース角度の小さいほうが付
着不良率、断線率が減ることが分かる。 (6) 実施例１２，１３、比較例７ ナイロン６１２樹脂被覆ワイヤを使用しウエッジボンド
を行った。ワイヤのウエッジボンディングの条件は、基
板温度２５０°Ｃ、フェース角度０°、ＩＣ角度１５０
°、ＩＣの大きさ３０μｍ、ボンド荷重１００ｇ、前超
音波パワー４０、荷重移行時間１０msecである。
【００４９】ボンディング条件のサーチ荷重（ボンディ
ングツールが基板に接触する瞬間のツールの基板への押
し圧）、サーチ速度（ボンディングツールが基板に接触
する瞬間のツールの下降速度）と、ウエッジボンド付着
不良率、断線率との関係を調査したところ、表５のよう
になった。
【００５０】
【表５】
【００５１】表５から、サーチ荷重が軽く、サーチ速度
が遅いほうが付着不良率、断線率が減ることが分かる。 (7)実施例１２，１４，１５、比較例８ ナイロン６１２樹脂被覆ワイヤを使用してウエッジボン
ドを行った。ウエッジボンディングの条件は、基板温度
２５０°Ｃ、フェース角度０°、ＩＣ角度１５０°、Ｉ
Ｃの大きさ３０μｍ、サーチ荷重４０ｇ、ボンド荷重１
００ｇ、サーチ速度１５mm/sである。
【００５２】ボンディング条件の前超音波パワー（ボン
ディングツールが基板に接触する前から超音波を印加す
る際の超音波パワーの有無）、荷重移行時間（ボンディ
ングツールが基板に接触する瞬間から本荷重（最高荷
重）に移るまでの時間）と、ウエッジボンド付着不良
率、断線率との関係を調査したところ、表６のようにな
った。
【００５３】
【表６】
【００５４】表６から、前超音波パワーサーチをかけた
ほうが付着不良率、断線率が減り、荷重移行時間を設定
するほうが付着不良率、断線率が減ることが分かる。
【００５５】
【発明の効果】以上のように本発明の絶縁被覆ボンディ
ングワイヤによれば、絶縁被覆材として低Ｔｇ、もしく
は低弾性率、高伸び率という特性を有する樹脂を使用す
ることにより良好なボンディング性を実現することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボールボンディング装置に使用するボンディン
グツールの断面図である。
【符号の説明】
１ ボールボンディング装置に使用するボンディングツ
ール Ａ インサイドチャンファーとボンディングツール底面
平滑部との境界部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】導電性のワイヤ基材の周囲に絶縁膜被覆を
    行ったボンディングワイヤであって、絶縁被覆材料のＴ
    g（ガラス転移温度）が１２０℃以下、Ｔm（融点）が１
    ３０℃以上であることを特徴とするボンディングワイ
    ヤ。
  2. 【請求項２】導電性のワイヤ基材の周囲に絶縁膜被覆を
    行ったボンディングワイヤであって、絶縁被覆材料の弾
    性率が200Kg/mm2以下、伸び率が１０％以上であること
    を特徴とするボンディングワイヤ。
  3. 【請求項３】絶縁被覆材料が、少なくともポリアミドイ
    ミド樹脂を含有することを特徴とする請求項１又は請求
    項２記載のボンディングワイヤ。
  4. 【請求項４】絶縁被覆材料が、ポリアミドイミドとポリ
    エーテルイミドとの混合樹脂又はポリアミドイミドとポ
    リアミドとの混合樹脂であることを特徴とする請求項３
    記載のボンディングワイヤ。
  5. 【請求項５】絶縁被覆材料が、脂肪族ポリアミド樹脂で
    あることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のボン
    ディングワイヤ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009540624A (ja) * 2006-07-03 2009-11-19 クリック アンド ソッファ インダストリーズ、インク． 仕上げが改善されたボンディングツール
CN113926956A (zh) * 2021-09-15 2022-01-14 潮州三环（集团）股份有限公司 一种焊接劈刀和焊接设备

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