JP2648294B2 - 半導体装置の製造方法およびそれによって得られる半導体装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法およびそれによって得られる半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造技術、
特に、金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆した被覆ワ
イヤにより半導体チップの外部端子とリードとを接続し
てなる半導体装置の製造およびそれによって得られる半
導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体装置における半導体チッ
プの外部端子（ボンディングパッド）とリード（インナ
ーリード）との電気的接続には、たとえば金（Ａｕ），
アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）などで作られた
ワイヤが用いられる。
【０００３】この種のワイヤとしては、従来は前記の如
き材質の金属線のみからなる、いわゆる裸ワイヤが用い
られているが、最近では、ワイヤ間ショートなどの防止
を目的として、金属線の表面を絶縁膜で被覆した被覆ワ
イヤを使用することが考えられている。
【０００４】このような被覆ワイヤの使用については、
たとえば特開昭５７−１５２１３７号、同５７−１６２
４３８号、同６０−２２４２３７号、同６１−１９４７
３５号、実開昭６１−１８６２３９号各公報に提案され
ている。
【０００５】これらの公知技術によれば、被覆ワイヤの
被覆絶縁膜の材料として、ウレタン樹脂またはナイロン
樹脂（特開昭５７−１５２１３７号公報）、ポリイミド
樹脂、ポリウレタン樹脂またはフッ素系樹脂（特開昭５
７−１６２４３８号公報）、ポリエチレン樹脂、ポリイ
ミド樹脂またはウレタン樹脂（特開昭６０−２２４２３
７号公報）、ウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂または
ポリイミド樹脂（特開昭６１−１９４７３５号公報）、
さらには絶縁ワニスであるエナメル、ホルマール、ポリ
エステル樹脂またはポリウレタン樹脂（実開昭６１−１
８６２３９号公報）を用いることがそれぞれ記載されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した公
知技術においては、いずれも次のような問題点があるこ
とを本発明者は見い出した。
【０００７】すなわち、本発明者らが鋭意研究したとこ
ろ、前記した公知技術に開示されている絶縁被覆膜の材
料のうち、ポリエステル樹脂は膜の剛性が大き過ぎるた
めボンディング性が悪く、ボンディング不良を生じるお
それがあるので、利用できない。
【０００８】また、ポリエステル樹脂も含めて、ポリイ
ミド樹脂（ナイロン樹脂）やフッ素系樹脂、ポリエチレ
ン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、エナメルは次のような点
で十分に満足できるものではない。すなわち、これらの
材料は、たとえば金属ボールの形成時における加熱温度
で分解せずに炭化してしまうので、半導体チップの外部
端子へのワイヤボンディング時に被覆ワイヤに付着した
炭化物がキャピラリに引っ掛かってワイヤの供給を妨害
したり、導電物である炭化物が半導体チップの回路形成
面上に落下してショートを起こす他、リードへのワイヤ
ボンディング時に被覆膜の剥がれ性が悪いためにボンデ
ィング性が悪く、また被覆膜を熱で除去しようとすれ
ば、加熱によって炭化し、その炭化物の除去が困難で、
ボンディングの妨害となるという問題がある。
【０００９】さらに、ポリウレタン（またはウレタン）
樹脂やホルマールは前記した他の材料に比較して総合的
に良好な特性を有しているが、本発明者らの実験によれ
ば、特に耐熱性の不足に起因する熱劣化の問題が生じる
ことが判明した。すなわち、半導体装置の実装後の使用
においては、半導体素子の発熱によりワイヤも相当大き
い熱衝撃を受けることになるのである。そのため、被覆
ワイヤといえども、被覆膜として一般のポリウレタン樹
脂やホルマールを用いた場合、ワイヤがタブタッチ状
態、チップのシリコン領域へのタッチ状態、さらにはワ
イヤ間でのタッチ状態を生じたとすると、ポリウレタン
やホルマールが熱劣化を起こし、ついには膜破壊によっ
てタブショート、チップショート、さらにはワイヤ間シ
ョートを発生することが本発明者らの行ったＭＩＬ−８
８３Ｂの温度サイクルテストおよび高温放置テストによ
り確認されたのである。
【００１０】これについて、前記したいずれの公知技術
においても、ポリウレタン樹脂の被覆膜における熱劣化
の問題について配慮がなされておらず、単にポリウレタ
ン樹脂をワイヤの被覆膜の材料として使用しても、半導
体素子の使用条件やＭＩＬ−８８３Ｂの試験条件に耐え
ることができないため、前記したようなショート不良を
生じるという問題がある。
【００１１】本発明の１つの目的は、被覆ワイヤを使用
する半導体製造技術において、被覆膜の熱劣化に起因す
る膜破壊によるタブショート、チップショート、あるい
はワイヤ間ショートを防止することのできる技術を提供
することにある。
【００１２】本発明の他の目的は、被覆ワイヤを使用す
る半導体製造技術において、被覆ワイヤのボンディング
性、特に被覆ワイヤと半導体チップの外部端子またはリ
ードとのボンディング強度を確保することのできる技術
を提供することにある。
【００１３】本発明の他の目的は、被覆ワイヤを使用す
る半導体製造技術において、通常のワイヤボンディング
技術によりボンディング不良を生じることなくボンディ
ングを行うことのできる技術を提供することにある。
【００１４】本発明の他の目的は、被覆ワイヤを使用す
る半導体技術において、半導体装置の信頼性を高めるこ
とのできる技術を提供することにある。
【００１５】本発明のさらに他の目的は、被覆ワイヤを
使用する半導体技術において、半導体装置の多端子化を
実現することのできる技術を提供することにある。
【００１６】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００１８】本発明の半導体装置の製造技術およびそれ
によって得られる半導体装置においては、被覆ワイヤの
絶縁性被覆膜が、ポリオール成分とイソシアネートとを
反応させ、分子骨格にテレフタール酸から誘導される構
成単位を含む耐熱ポリウレタンからなる。そして、前記
被覆ワイヤの一端側は半導体チップの外部端子に接続さ
れ、他端側はリードに接続される。
【００１９】前記被覆ワイヤの前記他端側は、リードに
接触させてその接触部分の被覆膜を破壊することによ
り、あるいは予めその他端側の被覆膜を除去することに
より、前記被覆ワイヤの前記他端側の金属線と前記リー
ドとが接続される。
【００２０】前記被覆ワイヤの前記他端側を前記リード
に接続するに際して、前記リードのワイヤボンディング
部位のみを加熱することができる。
【００２１】前記被覆ワイヤの前記被覆膜には着色剤を
所定量添加することができる。
【００２２】また、本発明の他の半導体装置の製造技術
およびそれによって得られる半導体装置においては、被
覆ワイヤの絶縁性被覆膜を、１５０℃〜１７５℃、１０
０時間後における被覆膜破壊回数低減における劣化率が
２０％以内で、かつ金属ボールの形成時あるいは該被覆
膜の除去時に非炭化性の材料で形成することができる。
【００２３】
【作用】上記した手段によれば、耐熱ポリウレタンより
なる被覆膜は熱劣化に起因する膜破壊を生じることが防
止されるので、被覆ワイヤのタブショート、チップショ
ート、あるいはワイヤ間ショートの如き電気的なショー
ト不良を防止することができる。
【００２４】また、ワイヤの絶縁性被覆膜としての前記
耐熱ポリウレタンは通常のワイヤボンディング時の接合
温度あるいは超音波振動エネルギでも、そのウレタン結
合が分解されて接合可能となるので、通常の加熱による
熱圧着と超音波振動との併用または超音波振動で確実な
ボンディングを得ることができる。その場合、ボンディ
ング部位の局部加熱を併用すれば、さらに確実なワイヤ
ボンディングが可能となる。
【００２５】さらに、被覆ワイヤの絶縁性被覆膜とし
て、１５０℃〜１７５℃、１００時間後の被覆膜破壊回
数低減における劣化率が２０％以内で、かつ金属ボール
の形成時あるいは被覆膜の除去時に非炭化性の材料を用
いることにより、被覆膜の熱劣化を防止できるので、膜
破壊による電気的ショート不良を防止することが可能と
なる。
【００２６】次に、本発明において被覆ワイヤの被覆膜
に用いられる耐熱ポリウレタンについてさらに説明する
と、この耐熱ポリウレタンは、ポリオール成分とイソシ
アネートとを反応させてなり、分子骨格にテレフタール
酸から誘導される構成単位を含むものであって、この耐
熱ポリウレタンは、活性水素を含んだテレフタール酸系
ポリオールを主成分とするポリマー成分と、イソシアネ
ートとを用いて得られる。ここで、「主成分とする」と
は、全体が主成分のみからなる場合も含める趣旨であ
る。
【００２７】上記活性水素を含んだテレフタール酸系ポ
リオールは、テレフタール酸と多価アルコールとを用
い、OH／COOH＝1.２〜３０の範囲で、反応温度７０〜２
５０℃に設定し、常法のエステル化反応によって得るこ
とができる。一般に、平均分子量が３０〜１００００で
水酸基を１００〜５００程度有するものであって、分子
差の両末端に水酸基を有するものが用いられる。
【００２８】このようなテレフタール酸系ポリオールを
構成する原料として、エチレングリコール，ジエチレン
グリコール，プロピレングリコール，ジプロピレングリ
コール，ヘキサングリコール，ブタングリコール，グリ
セリン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオー
ル，ペンタエリスリトール等の脂肪族系グリコールが挙
げられる。また、それ以外に、１，４−ジメチロールベ
ンゼンのような多価アルコールが挙げられる。特に、エ
チレングリコール，プロピレングリコール，グリセリン
を使用することが好適である。
【００２９】ジカルボン酸としては、テレフタール酸が
用いられるが、必要に応じて、アミド酸，イミド酸を併
用することができる。
【００３０】なお、イミド酸の構造式は次のようなもの
である。
【００３１】
【化１】
【００３２】また、耐熱性が低下しない程度でイソフタ
ル酸、オルソフタル酸、コハク酸、アジビソ酸、セバシ
ン酸などの２塩基酸や、１，２，３，４−ブタンテトラ
カルボン酸、シクロベンタンテトラカルボン酸、エチレ
ンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、トリメリット酸
などの多塩基酸を併用しても差し支えはない。
【００３３】上記テレフタール酸系ポリオールと反応さ
せるイソシアネートとしては、トルイレンジイソシアネ
ート、キシリレンジイソシアネートのような一分子中に
少なくとも２個のイソシアネート基を有する多価イソシ
アネートのイソシアネート基を、活性水素を有する化合
物、たとえばフェノール類、カプロラクタム、メチルエ
チルケトンオキシムでブロック化したものを挙げること
ができる。このようなイソシアネートは、安定化されて
いる。また、上記多価イソシアネート化合物をトリメチ
ルロールプロパン、ヘキサントリオール、ブタンジオー
ル等の多価アルコールと反応させ、活性水素を有する化
合物でブロック化してなるものも挙げられる。
【００３４】上記イソシアネート化合物の例としては、
日本ポリウレタン社製、ミリオネートＭＳ−５０、コロ
ネート２５０１，２５０３，２５０５，コロネートＡＰ
−Ｓｔ，デスモジュールＣＴ−Ｓｔ等を挙げることがで
きる。そして、前記多価イソシアネートとしては、分子
量３００〜１００００程度のものを用いることが好適で
ある。
【００３５】本発明は、上記のような原料を用いて塗料
組成物をつくり、これをワイヤ本体の金属線に塗装し、
数μｍの膜厚の被膜化することにより、ワイヤ本体の金
属線を絶縁した被覆ワイヤを用いて半導体装置を製造す
るものである。
【００３６】本発明で用いる上記塗料組成物は、ポリオ
ール成分の水酸基１当量につき、安定化イソシアネート
のイソシアネート基0.４〜4.０当量、好ましくは0.９〜
2.０当量および所要量の硬化促進触媒を加えて、さらに
適量の有機溶剤（フェノール類、グリコールエーテル
類、ナフサ等）を加え、通常、固型分含量１０〜３０重
量％とすることにより得られることができる。このとき
必要に応じ、外観改良剤、染料等の添加剤を適量配合す
ることもできる。
【００３７】本発明において、ポリオール成分の１水酸
基当量につき、安定化イソシアネートのイソシアネート
基を0.４〜4.０当量加える理由は、0.４当量未満では、
得られる絶縁ワイヤのクレージング特性が低下し、一方
4.０当量を超える塗膜の耐摩耗性が劣るようになるから
である。塗料組成物調整時に加えられる硬化促進触媒
は、ポリオール成分１００重量部当たり、好ましくは0.
１〜１０重量部である。これが、0.１重量部未満になる
と、硬化促進効果が少なくなると共に塗膜形成能が悪く
なる傾向がみられ、逆に１０重量部を超えると、得られ
る耐熱ウレタンボンディングワイヤの熱劣化特性の低下
がみられるようになるからである。
【００３８】上記硬化促進触媒としては、金属カルボン
酸、アミノ酸、フェノール類を挙げることができ、具体
的にはナフテン酸、オクテン酸、パーサチック酸などの
亜鉛塩、鉄塩、銅塩、マンガン塩、コバルト塩、スズ
塩、１，８ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−
７，２，４，６トリス（ジメチルアミノメチル）フェノ
ールが用いられる。
【００３９】本発明に用いられる絶縁性被覆ボンディン
グワイヤは、上記のような塗料組成物をワイヤ本体の金
属線の表面上に塗布した後、常用の焼付塗装装置で焼き
付けることにより得ることができる。
【００４０】上記塗布焼付条件は、ポリオール成分、安
定化イソシアネート、重合開始剤および硬化促進触媒の
類の配合量によっても異なるが、通常２００〜３００℃
で４〜１００秒程度である。要は、塗料組成物の硬化反
応をほぼ完了させうるに足りる温度と時間で焼き付けが
なされる。
【００４１】このようにして得られた絶縁性被覆ボンデ
ィングワイヤは、金、銅またはアルミニウムからなるワ
イヤ本体の金属線の外周に、耐熱ポリウレタンからなる
絶縁性被覆膜が形成されている。
【００４２】また、この場合、前記絶縁性被覆膜と他の
絶縁性被覆膜を併用した複合被覆膜構造としてもよい。
この複合被覆膜は、上記した本発明の絶縁性被覆膜を形
成した後、その絶縁性被覆膜の上にさらに第２の絶縁性
被覆膜を形成することにより得られる。この場合、この
第２の絶縁性被覆膜の厚みは、本発明の絶縁性被覆膜の
２倍以下、好ましくは0.５倍以下に設定することが好適
である。そして、上記第２の絶縁性被覆膜を形成する材
料としては、ポリアミド樹脂、特殊なポリエステル樹
脂、特殊なエポキシ樹脂等が挙げられる。
【００４３】以下、本発明の構成と作用について、樹脂
封止型半導体装置に使用される半導体製造技術に、本発
明を適用した実施例と共に説明する。
【００４４】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その重複
説明は省略する。
【００４５】
【実施例】
（実施例１）図１は本発明の一実施例である樹脂封止型
半導体装置の半断面図、図２はワイヤボンディング部の
概略的拡大断面図、図３は本発明に用いることのできる
ワイヤボンディング装置の概略構成図、図４はその要部
斜視図、図５は前記ワイヤボンディング装置の要部の具
体的な構成を示す部分断面図、図６は図５の矢印VI方向
から見た平面図、図７は図６のVII −VII 切断線で切っ
た断面図、図８は金属ボールの形成原理を示す模写構成
図、図９は前記ワイヤボンディング装置のスプールの要
部分解斜視図、図１０は前記スプールの要部拡大斜視
図、図１１はワイヤボンディングのための局部加熱部の
概略平面図、図１２はワイヤボンディングの一例を示す
平面図、図１３は被覆ワイヤのチップタッチ状態を示す
部分断面図、図１４はそのチップショート状態を示す拡
大部分断面図、図１５は被覆ワイヤのタブタッチ状態を
示す部分断面図、図１６はタブショート状態を示す拡大
部分断面図、図１７は本発明における温度サイクルに対
する半導体チップと被覆ワイヤとの短絡率を示すグラ
フ、図１８は同じく本発明における温度サイクルに対す
るタブと被覆ワイヤとの短絡率を示すグラフである。
【００４６】本実施例の半導体装置は樹脂封止型半導体
装置１の例であり、その半導体チップ２はたとえばメモ
リ，ゲートアレー，マイクロプロセッサおよびＭＯＳロ
ジックなどの半導体集積回路素子として構成することが
できる。
【００４７】この半導体チップ２は、たとえばシリコン
（Ｓｉ）などよりなる基板２Ａと、その最上部のパッシ
ベーション膜２Ｂと、該パッシベーション膜２Ｂの開口
部から露出された外部端子（ボンディングパッド）２Ｃ
とを有している。そして、この半導体チップ２は、たと
えば銀（Ａｇ）ペーストの如き接合材４により、リード
３のタブ３Ａに接合されている。
【００４８】一方、半導体チップ２の外部端子２Ｃはリ
ード３のインナーリード３Ｂと導電性のワイヤで互いに
電気的に接続されるが、本実施例では、この導電性ワイ
ヤとして被覆ワイヤ５が用いられている。この被覆ワイ
ヤ５は金属線５Ａの表面に絶縁性の被覆膜５Ｂを被着し
た構造よりなる。
【００４９】被覆ワイヤ５の金属線５Ａの材料は、たと
えば金（Ａｕ），銅（Ｃｕ）あるいはアルミニウム（Ａ
ｌ）を用いることができる。
【００５０】被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂは、前記し、か
つ後で詳細に説明するように、ポリオール成分とイソシ
アネートとを反応させてなり、分子骨格にテレフタール
酸から誘導される構成単位を含む耐熱ポリウレタンより
なるものである。
【００５１】本実施例の被覆ワイヤ５は、そのファース
ト（第１＝１ｓｔ）ボンディング側、すなわち半導体チ
ップ２の外部端子２Ｃと該被覆ワイヤ５の一端との接続
側が金属ボール５Ａ1 の形成によるボールボンディング
により導電接続される一方、セカンド（第２＝２ｎｄ）
ボンディング側、すなわちリード３のインナーリード３
Ｂと該被覆ワイヤ５の他端との接続が熱圧着および超音
波振動を利用したいわゆるサーモソニックボンディング
により該被覆膜５Ｂを予め除去することなくセカンドボ
ンディング部５Ａ2 として導電接続されている。
【００５２】このようにして、ペレットボンディングお
よびワイヤボンディングされた半導体チップ２と、リー
ド３のタブ３Ａおよびインナーリード３Ｂと、被覆ワイ
ヤ５とは、たとえばエポキシ樹脂などの樹脂材６で封止
され、リード３のアウターリード３Ｃのみが該樹脂材６
の外部に突出する。
【００５３】次に、本実施例における被覆ワイヤ５のボ
ンディングのためのワイヤボンディング装置の構成と作
用を図３〜図１１を中心に説明する。
【００５４】このワイヤボンディング装置は、いわゆる
ボールボンディング装置として構成されており、このボ
ールボンディング装置は、図３に示すように、スプール
１１に巻き回された被覆ワイヤ５をボンディング部１２
に供給するように構成されている。
【００５５】すなわち、スプール１１からボンディング
部１２への被覆ワイヤ５の供給は、テンショナ１３，ワ
イヤ案内部材１４，ワイヤクランパ１５およびボンディ
ングツール（キャピラリ）１６を通して行われるように
なっている。
【００５６】前記ボンディング部１２には、図３および
図４で示すように構成される、樹脂封止前の樹脂封止型
半導体装置１が配置される。そして、樹脂封止前の樹脂
封止型半導体装置１は、図３に示すように、ボンディン
グ装置の半導体装置支持台（半導体装置の装着用テーブ
ル）１７に支持されている。
【００５７】前記半導体チップ２の外部端子２Ｃには、
被覆ワイヤ５の一端側の被覆膜５Ｂが除去され露出され
た金属線５Ａで形成された金属ボール５Ａ1 を接続して
いる。金属ボール５Ａ1 は、金属線５Ａの直径に比べて
たとえば２〜３倍程度大きな直径で構成されるようにな
っている。リード３のインナーリード３Ｂには、接続部
分の被覆ワイヤ５の他端側の被覆膜５Ｂを破壊して露出
させた、被覆ワイヤ５の他端側の金属線５Ａを接続して
いる。つまり、被覆ワイヤ５の他端側は、実質的にリー
ド３との接続部分の被覆膜５Ｂだけが除去されており、
それ以外の被覆膜５Ｂは残存するように構成されてい
る。この被覆ワイヤ５の他端側の被覆膜５Ｂの破壊は、
後述するが、ボンディングツール１６によって与えられ
る超音波振動、適度な加圧および適度な加熱（エネル
ギ）によって行うことができる。
【００５８】このように、被覆ワイヤ５を使用する樹脂
封止型半導体装置１において、半導体チップ２の外部端
子２Ｃに、被覆ワイヤ５の一端側の金属線５Ａで形成さ
れる金属ボール５Ａ1 を接続し、リード３のインナーリ
ード３Ｂに、接触部分の被覆膜５Ｂを破壊した被覆ワイ
ヤ５の他端側の金属線５Ａを接続することにより、金属
ボール５Ａ1 のサイズが大きいので、半導体チップ２の
外部端子２Ｃと被覆ワイヤ５の金属線５Ａとの接触面積
を増加し、両者間のボンダビリティを向上することがで
きると共に、リード３のインナーリード部３Ｂと接続す
る部分以外の被覆ワイヤ５の他端側を被覆膜５Ｂで覆
い、この被覆ワイヤ５の他端側と隣接する他の被覆ワイ
ヤ５の他端側とのショートを低減することができるの
で、リード３の間隔を縮小し、樹脂封止型半導体装置１
の多端子化（いわゆる、多ピン化）を図ることができ
る。
【００５９】前記ボンディングツール１６および被覆ワ
イヤ５の供給方向の先端部分（金属ボール５Ａ1 形成部
分）は、前記図３および図４に示すように、金属ボール
５Ａ1 の形成時に、被覆部材１８Ａに被覆されるように
構成されている。被覆部材１８Ａは、図４に示す矢印Ａ
方向に回転移動するように構成されている。つまり、被
覆部材１８Ａは、金属ボール５Ａ1 の形成時に、矢印Ａ
方向の回転動作によってツール挿入口１８Ｂからボンデ
ィングツール１６を挿入し、それを被覆するように構成
されている。
【００６０】この被覆部材１８Ａは、図５（具体的な構
成を示す部分断面図、図６のＶ−Ｖ切断線で切った断面
に相当する）、図６（図５の矢印VI方向から見た平面
図）および図７（図６のVII −VII 切断線で切った断面
図）で示すように構成されている。被覆部材１８Ａは、
後述するが、金属ボール５Ａ1 の形成時に、溶け上がる
被覆膜５Ｂの吹き飛ばしでボンディング部１２に被覆膜
５Ｂが飛散しないように構成されている。また、被覆部
材１８Ａは、被覆ワイヤ５の金属線５ＡがＣｕ，Ａｌ等
の酸化し易い材料で形成される場合、酸化防止用被覆ガ
ス雰囲気（シールドガス雰囲気）を保持し易いように構
成されている。被覆部材１８Ａは、たとえばスレンレス
鋼で形成する。さらに、被覆部材１８Ａは、被覆ワイヤ
５の金属ボール５Ａ1 の形成状態等を作業者が確認でき
るように、透明性を有するガラス材料で形成してもよ
い。
【００６１】前記被覆部材１８Ａの底部分には、図３，
図４および図５に示すように、電気トーチ（アーク電
極）１８Ｄが設けられている。電気トーチ１８Ｄは、図
８（金属ボールの形成原理を説明する模写構成図）に示
すように、被覆ワイヤ５の供給側の先端側の金属線５Ａ
に近接させ、両者間にアークＡｃを発生させて金属ボー
ル５Ａ1 を形成するように構成されている。電気トーチ
１８Ｄは、たとえば高温度に耐えるタングステン（Ｗ）
で形成されている。
【００６２】電気トーチ１８Ｄは、導電性材料で形成さ
れた吸引装置１９への吸引管１８Ｅを介在させて、アー
ク発生装置２０に接続されている。吸引管１８Ｅは、た
とえばステンレス鋼で形成されており、Ａｇ−Ｃｕろう
材等の接着金属層を介在させて電気トーチ１８Ｄを固着
している。この吸引管１８Ｅは、挟持部材１８Ｆを介在
させて被覆部材１８Ａに固着されている。つまり、電気
トーチ１８Ｄおよび吸引管１８Ｅと被覆部材１８Ａと
は、一体に構成されている。
【００６３】前記電気トーチ１８Ｄは、前述のように金
属ボール５Ａ1 を形成する時に被覆ワイヤ５の供給側の
先端部に近接し、ボンディング工程中に被覆ワイヤ５の
供給経路から離隔できるように、図４に示す矢印Ａ方向
に移動できるように構成されている。この電気トーチ１
８Ｄを移動させる移動装置は、主に、吸引管１８Ｅおよ
び絶縁部材１８Ｈを介在させて電気トーチ１８Ｄを支持
する支持部材１８Ｇ、この支持部材１８Ｇを矢印Ａ方向
に回転させるクランク軸１８Ｉ、このクランク軸１８Ｉ
を回転させる駆動源１８Ｋで構成されている。クランク
軸１８Ｉの回転は、このクランク部に連結されて駆動源
１８Ｋのシャフト１８Ｊの矢印Ｂ方向の移動によって行
われる。駆動源１８Ｋは、たとえば電磁ソレノイドで構
成されている。クランク軸１８Ｉは、図示していない
が、ボンディング装置本体に回転自在に支持されてい
る。なお、電気トーチ１８Ｄの移動と被覆部材１８Ａの
移動とは、両者が一体に構成されているので実質的に同
一である。
【００６４】前記アーク発生装置２０は、図４に示すよ
うに、主にコンデンサＣ1 ，蓄積用コンデンサＣ2 ，ト
リガーで作動するアーク発生用サイリスタＤ，抵抗Ｒで
構成されている。直流電源Ｄ．Ｃは、たとえば、−１０
００〜−３０００〔Ｖ〕程度の負の極性の電圧を供給す
るように構成されている。直流電源Ｄ．Ｃは、サイリス
タＤ，抵抗Ｒ等を介して電気トーチ１８Ｄに接続されて
いる。基準電位ＧＮＤは、たとえば接地電位（＝０
〔Ｖ〕）である。Ｖは電圧計、Ａは電流計である。
【００６５】後に詳述するが、被覆ワイヤ５の金属線５
Ａはスプール１１に巻き回された端部が基準電位ＧＮＤ
で接続されている。この結果、電気トーチ１８Ｄで被覆
ワイヤ５の先端部に金属ボール５Ａ1 を形成する場合、
図３，図４および図８に示すように、電気トーチ１８Ｄ
を負電位（−）、被覆ワイヤ５の供給方向の先端部の金
属線５Ａを正電位（＋）に設定することができる。
【００６６】このように、被覆ワイヤ５の先端部の金属
線５Ａとアーク電極１８Ｄとの間にアークＡｃを発生さ
せ、被覆ワイヤ５の先端部に金属ボール５Ａ1 を形成す
るボンディング装置において、被覆ワイヤ５の金属線５
Ａを正電位（＋）に接続し、電気トーチ１８Ｄを負電位
（−）に接続することにより、前記被覆ワイヤ５の金属
線５Ａと電気トーチ１８Ｄとの間に発生するアークＡｃ
の発生位置をその逆の極性の場合に比べて安定化するこ
とができるので、アークＡｃが被覆ワイヤ５の金属線５
Ａの後端側に向かって這い上がることを低減することが
できる。アークＡｃの這い上がりの低減は、被覆ワイヤ
５の被覆膜５Ｂの溶け上がりを低減し、絶縁性被覆膜の
球の発生を防止することができる。
【００６７】なお、本発明は、被覆ワイヤ５の金属線５
Ａが電気トーチ１８Ｄに対して正の電位を有するよう
に、基準電位ＧＮＤよりも高い電圧または低い電圧に前
記被覆ワイヤ５の金属線５Ａを接続してもよい。
【００６８】前記被覆ワイヤ５が巻き回された前記スプ
ール１１は、図４および図９（要部分解斜視図）で示す
ように構成されている。スプール１１は、たとえば円筒
形状のアルミニウム金属の表面にアルマイト処理を施し
て構成する。アルマイト処理は、機械的強度の向上やキ
ズの発生を防止するために施す。このスプール１１は、
前述のように、アルマイト処理が施されているので絶縁
性を有する。
【００６９】前記スプール１１は、スプールホルダ２１
に取付けられ、このスプールホルダ２１の回転軸２１Ａ
によってボンディング装置本体１０に取付けられてい
る。
【００７０】スプールホルダ２１は、少なくともその一
部に導電性を有するように、たとえばステンレス鋼で構
成されている。
【００７１】前記スプール１１には、図９および図１１
（要部拡大斜視図）で示すように、接続端子１１Ａが設
けられている。接続端子１１Ａは、スプールホルダ２１
の導電性を有する部分と接触するスプール１１の側面部
分（鍔部）に、点形状で設けられている。
【００７２】接続端子１１Ａは、図１０に示すように、
絶縁体１１Ａａの上部に導電体１１Ａｂを設け、この導
電体１１Ａｂの上部に接続用金属部１１Ａｃを設けて構
成している。絶縁体１１Ａａは、導電体１１Ａｂとスプ
ール１１と確実に電気的に分離し、しかも、スプールホ
ルダ２１に接続用金属部１１Ａｃを確実に当接できる適
度な弾力性を有するように、たとえばポリイミド樹脂で
形成する。導電体１１Ａｂは、被覆ワイヤ５の金属線５
Ａを接続する接続用金属部１１Ａｃと、スプールホルダ
２１に接触する接続用金属部１１Ａｃとを確実に接続で
きるように、たとえばＣｕ箔で形成する。接続用金属部
１１Ａｃは導電性ペースト，半田等で形成する。
【００７３】この接続端子１１Ａには、スプール１１の
側面（鍔部）に形成された切欠部を通して、ボンディン
グ部１２に供給される側と反対側の被覆ワイヤ５の端部
の金属線５Ａ、すなわち被覆ワイヤ５の巻き始め端部の
金属線５Ａを接続するように構成されている。この金属
線５Ａは、接続用金属部１１Ａｃによって接続端子１１
Ａに接続される。被覆ワイヤ５の巻き始めの金属線５Ａ
の表面の被覆膜５Ｂは、加熱あるいは化学的に除去す
る。接続端子１１Ａ、つまり被覆ワイヤ５の金属線５Ａ
は、スプールホルダ２１、その回転軸２１Ａおよびボン
ディング装置本体１０を通して基準電位ＧＮＤに接続さ
れている。基準電位ＧＮＤは、前記アーク発生装置２０
の基準電位ＧＮＤと同様の電位である。
【００７４】このように、前記スプール１１に基準電位
ＧＮＤに接続するための接続端子１１Ａを設け、この接
続端子に被覆ワイヤ５の巻き始め端部の金属線５Ａを接
続することにより、スプールホルダ２１等を通して基準
電位ＧＮＤに接続することができるので、被覆ワイヤ５
の金属線５Ａを確実に基準電位ＧＮＤに接続することが
できる。
【００７５】また、前記被覆ワイヤ５の金属線５Ａが基
準電位ＧＮＤに接続されることにより、金属ボール５Ａ
1 の形成時に、電気トーチ１８Ｄと供給側の被覆ワイヤ
５の金属線５Ａとの間の電位差を充分に確保し、アーク
Ａｃの発生を良好にすることができるので、金属ボール
５Ａ1 を確実に形成することができる。
【００７６】図３および図４に示すように、前記ボンデ
ィングツール１６は、ボンディングアーム１６Ａ介在さ
せて、ボンディングヘッド（デジタルボンディングヘッ
ド）２２に支持されている。ボンディングアーム１６Ａ
には、図示していないが、超音波振動装置が内蔵されて
おり、ボンディングツール１６を超音波振動させるよう
に構成されている。ボンディングヘッド２２は、ＸＹテ
ーブル２３を介在させて基台２４に支持されている。ボ
ンディングヘッド２２は、ボンディング部１２にボンデ
ィングツール１６を近接および離反できるように、ボン
ディングアーム１６Ａを上下方向（矢印Ｃ方向）に移動
できる移動装置が設けられている。移動装置は、主に、
ガイド部材２２Ａ，アーム移動部材２２Ｂ，雌ねじ部材
２２Ｃ，雄ねじ部材２２Ｄ，モータ２２Ｅで構成されて
いる。ガイド部材２２Ａは、矢印Ｃ方向にアーム移動部
材２２Ｂを移動させるように構成されている。前記モー
タ２２Ｅは、雄ねじ部材２２Ｄを回転させ、この回転に
より雄ねじ部材２２Ｄと嵌合する雌ねじ部材２２Ｃを矢
印Ｃ方向に移動させ、この移動によりアーム移動部材２
２Ｂを矢印Ｃ方向に移動させるように構成されている。
【００７７】アーム移動部材２２Ｂに支持されたボンデ
ィングアーム１６Ａは、回転軸２２Ｆを中心に回転する
ように構成されている。ボンディングアーム１６Ａの回
転軸２２Ｆを中心とする回転は、弾性部材２２Ｇにより
制御される。この弾性部材２２Ｇの回転の制御は、ボン
ディングツール１６がボンディング部１２に当接した時
に、ボンディング部１２が必要以上に加圧されることを
防止し、ボンディング部１２の損傷や破壊を防止するよ
うに構成されている。
【００７８】前記ワイヤクランパ１５は、被覆ワイヤ５
を挟持することができ、被覆ワイヤ５の供給を制御する
ように構成されている。ワイヤクランパ１５は、クラン
パアーム１５Ａを介在させてボンディングアーム１６Ａ
に設けられている。
【００７９】ワイヤ案内部材１４は、スプール１１から
供給される被覆ワイヤ５をボンディング部１２にガイド
するように構成されている。ワイヤ案内部材１４はクラ
ンパアーム１５Ａに設けられている。
【００８０】前記被覆ワイヤ５の供給方向の先端部の近
傍であって、ボンディングツール１６とボンディング部
１２との間の被覆ワイヤ５の供給経路の近傍には、図
３，図８に示すように、流体吹付装置２５の流体吹付ノ
ズル１８Ｃが設けられている。流体吹付ノズル１８Ｃ
は、被覆ワイヤ５の供給方向の先端部の金属線５Ａで金
属ボール５Ａ1 を形成する時に、その形成部分（金属線
５Ａおよび被覆膜５Ｂ）に流体吹付装置２５からの流体
Ｇｓを吹き付けるように構成されている。流体吹付ノズ
ル１８Ｃから吹き出される流体Ｇｓは、図８に示すよう
に、被覆ワイヤ５の先端部の金属線５Ａで金属ボール５
Ａ1 を形成する際に、アークＡｃの発生する熱で溶け上
がる被覆膜５Ｂを吹き飛ばす（５Ｂａ）ように構成され
ている。
【００８１】流体吹付ノズル１８Ｃは、基本的には、ボ
ンディングツール１６の先端部分つまり前述のように被
覆ワイヤ５の先端部分に流体Ｇｓを吹き付ければよく、
本実施例においては、前記被覆部材１８Ａに設けられて
いる。流体吹付ノズル１８Ｃは、図４〜図７に具体的な
構造を示すように、被覆膜５Ｂの溶け上がりを小さくす
るために、被覆ワイヤ５の後端側から先端側に向かって
流体Ｇｓを吹き付けるように構成されている。なお、流
体吹付ノズル１８Ｃは、ボンディングツール１６に取付
けないほうが好ましい。流体吹付ノズル１８Ｃをボンデ
ィングツール１６に取付けた場合には、ボンディングツ
ール１６の重量が増加し、その超音波振動の負荷が増大
するために、接続部分のボンダビリティが低下する。
【００８２】前記流体Ｇｓは、Ｎ2 ，Ｈ2 ，Ｈｅ，Ａ
ｒ，空気等の気体を使用し、図８に示すように、流体吹
付装置（流体源）２５から冷却装置２５Ａ，流量計２５
Ｂ，流体搬送管２５Ｃを介在させて流体吹付ノズル１８
Ｃに供給される。
【００８３】冷却装置２５Ａは、流体Ｇｓを積極的に常
温よりも低く冷却するように構成されている。冷却装置
２５Ａは、たとえばペルチェ効果を利用した電子冷却装
置で構成する。前記流体搬送管２５Ｃは、図８に簡略化
して示しているが、少なくとも冷却装置２５Ａと流体吹
付ノズル１８Ｃの供給口との間を断熱材２５Ｄで被覆す
るように構成されている。つまり、断熱材２５Ｄは冷却
装置２５Ａで冷却された流体Ｇｓの温度を流体搬送管２
５Ｃの移動中に変化させない（冷却効率を高める）よう
に構成されている。
【００８４】また、前記被覆ワイヤ５の供給方向の先端
部の近傍であって、被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂの溶け上
がり部分を中心として前記流体吹付ノズル１８Ｃに対向
する位置には、前記吸引装置１９に連結された吸引管１
８Ｅが設けられている。この吸引管１８Ｅは、前述のよ
うに、電気トーチ１８Ｄとアーク発生装置２０とを接続
する導電体としても使用されるが、主に、流体吹付ノズ
ル１８Ｃで吹き飛ばされた、被覆ワイヤ５の溶け上がっ
た被覆膜５Ｂａを吸引するように構成されている。吸引
管１８Ｅで吸引された被覆膜５Ｂａは、吸引装置１９に
吸引される。
【００８５】また、本実施例においては、被覆ワイヤ５
の他端をリード３のインナーリード３Ｂに対して、より
確実にボンディング（セカンドボンディング）するた
め、リード３のインナーリード３Ｂのみを他の部分より
も高い温度に局部加熱するセラミック製のヒータ２６が
図２およびおよび図１１に示す如く角形リング状に設け
られている。なお、符号２６Ａはこの角形リング状の局
部加熱用のヒータ２６への給電線である。
【００８６】次に、本実施例のワイヤボンディング方法
について簡単に説明する。
【００８７】まず、図３，図４，図５，図８に示すよう
に、ボンディングツール１６およびその加圧面側に突出
された被覆ワイヤ５の供給方向の先端部分を被覆部材１
８Ａで被覆する。この被覆は、前記駆動源１８Ｋで動作
する移動装置によって、被覆部材１８Ａを矢印Ａ方向に
移動することによって行われる。また、この被覆部材１
８Ａによる被覆を行うことにより、電気トーチ１８Ｄ，
流体吹付ノズル１８Ｃのそれぞれを被覆ワイヤ５の先端
部の近傍に配置することができる。
【００８８】次いで、図８に示すように、被覆ワイヤ５
の供給方向の先端部の金属線５Ａと電気トーチ１８Ｄと
の間にアークＡｃを発生させ、前記金属線５Ａで金属ボ
ール５Ａ1 を形成する。この金属ボール５Ａ1 を形成す
るアークＡｃの熱によって、被覆ワイヤ５の供給方向の
先端部の絶縁性被覆膜５Ｂが溶け上がる。すなわち、被
覆ワイヤ５の供給方向の先端部の被覆膜５Ｂが除去さ
れ、金属線５Ａが露出される。
【００８９】金属ボール５Ａ1 の形成は、できるだけ短
時間で行う。短時間でしかも高エネルギ（電流、電圧の
それぞれが高い領域）で金属ボール５Ａ1 を形成する
と、被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂの溶け上がり量が小さく
なる。このように、金属ボール５Ａ1 の形成を短時間、
高エネルギで行うことは、前述のように、アークＡｃの
発生を安定にする、つまり電気トーチＤを負電位（−）
に被覆ワイヤ５の金属線５Ａを正電位（＋）に設定する
ことで実現できる。
【００９０】そして、この金属ボール５Ａ1 を形成する
際に、被覆部材１８Ａと共に位置が設定された流体吹付
ノズル１８Ｃで流体吹付装置２５から流体Ｇｓを被覆ワ
イヤ５の溶け上がる被覆膜５Ｂに吹き付け、図８に示す
ように、被覆膜５Ｂを吹き飛ばす。この吹き飛ばされた
被覆膜５Ｂａは、吸引管１８Ｅを通して吸引装置１９に
吸引され、系外に除去される。
【００９１】この流体吹付ノズル１８Ｃからの流体Ｇｓ
は、図８に示す冷却装置２５Ａによって、たとえば約０
〜−１０〔℃〕程度に冷却されている。流体吹付ノズル
１８Ｃからの流体Ｇｓの温度が低い程、被覆ワイヤ５の
被覆膜５Ｂの溶け上がり量が小さい。つまり、冷却装置
２５Ａで冷却された流体Ｇｓは、被覆ワイヤ５の金属線
５Ａ，被覆膜５Ｂ，ボンディングツール１６等を積極的
に冷却することができるので、アークＡｃ発生部分だけ
の被覆膜５Ｂを溶融し、他の部分の被覆膜５Ｂは溶融さ
れず、その結果、被覆膜５Ｂの溶け上がり量を低減する
ことができる。
【００９２】次に、前記被覆部材１８Ａおよびそれと共
に電気トーチ１８Ｄ，流体吹付ノズル１８Ｃのそれぞれ
を矢印Ａ方向（前述と逆方向）に移動させる。
【００９３】その次に、ボンディングツール１６の加圧
面に、被覆ワイヤ５の供給方向の先端部に形成された金
属ボール５Ａ1 を引き寄せる。
【００９４】次いで、この状態で、ボンディングツール
１６をボンディング部１２に接近させて行き、図２に破
線でボンディングツール１６を示すように、被覆ワイヤ
５の供給方向の先端部に形成された金属ボール５Ａ1 を
半導体チップ２の外部端子２Ｃに接続する（ファースト
ボンディング：１ｓｔ）。この金属ボール５Ａ1 の接続
は、ボンディングツール１６の超音波振動および／また
は熱圧着（いずれか一方でもよい）で行う。
【００９５】次に、図２に示すように、被覆ワイヤ５の
後端部の金属線５Ａをボンディングツール１６によって
リード３のインナーリード３Ｂに接続する（セカンドボ
ンディング：２ｎｄ）。被覆ワイヤ５の後端側の接続
は、ボンディングツール１６の超音波振動および熱圧着
（前者だけでもよい）で行う。これにより、被覆ワイヤ
５の後端をインナーリード３Ｂとはセカンドボンディン
グ部５Ａ2 において、強固にウェッジボンディンクされ
る。
【００９６】この被覆ワイヤ５の後端側の接続は、接続
部分の被覆ワイヤ５は予め被覆膜５Ｂで被覆されている
が、ボンディングツール１６を超音波振動させることに
よって接続部分のみの被覆膜５Ｂが破壊され、金属線５
Ａが露出するようになっている。ボンディングツール１
６の超音波振動のエネルギや熱圧着力によって若干変化
があるが、被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂは、たとえば0.２
〜３〔μｍ〕程度の膜厚が好ましい。被覆ワイヤ５の被
覆膜５Ｂの膜厚があまり小さい場合には、絶縁性被覆膜
としての絶縁耐圧が小さい。また、被覆ワイヤ５の被覆
膜５Ｂの膜厚があまり厚い場合には、ボンディングツー
ル１６の超音波振動によって被覆膜５Ｂが破壊されにく
くなり、被覆膜５Ｂの膜厚が所定の値を超えた場合に
は、被覆膜５Ｂが破壊されなくなるため、被覆ワイヤ５
の金属線５Ａとリード３のインナーリード３Ｂとの接続
不良を生じることになってしまう。
【００９７】なお、本実施例では、被覆ワイヤ５の他端
のボンディング（セカンドボンディング）に際して、ヒ
ータ２６でリード３のインナーリード３Ｂのみが他の部
分よりも特に高い温度に局部加熱されていることによっ
て、被覆膜５Ｂの加熱・分解がより促進されるので、セ
カンドボンディングのボンダビリティを向上させること
ができ、強固なワイヤボンディングが可能となる。
【００９８】その後、前記ボンディングツール１６を離
隔させる（この時、被覆ワイヤ５が切断される）ことに
より、前記図２に示すように、被覆ワイヤ５の１回のボ
ンディング工程が完了する。
【００９９】このように、被覆ワイヤ５の先端部に金属
ボール５Ａ1 を形成するボンディング技術において、被
覆ワイヤ５の先端部の近傍に、この被覆ワイヤ５の先端
部分に流体Ｇｓを吹き付ける流体吹付ノズル１８Ｃ（流
体吹付装置２５の一部）を設けることにより、前記被覆
ワイヤ５の溶け上がる被覆膜５Ｂを吹き飛ばすことがで
きるので、被覆ワイヤ５に絶縁性被覆膜５Ｂの球が形成
されることを防止することができる。この結果、絶縁性
被覆膜５Ｂの球に起因してボンディングツール１６に被
覆ワイヤ５が引っ掛かることを防止し、被覆ワイヤ５を
ボンディングツール１６の加圧面に引き寄せることがで
きるので、ボールボンディングを行うことができ、ボン
ディング不良を防止することができる。
【０１００】また、被覆ワイヤ５の先端部に金属ボール
５Ａ1 を形成するボンディング技術であって、前記流体
吹付ノズル１８Ｃ（流体吹付装置２５の一部）を設け、
被覆ワイヤ５の先端部の近傍に、前記流体吹付ノズル１
８Ｃからの流体Ｇｓの吹き付けで吹き飛ばされる被覆ワ
イヤ５の被覆膜５Ｂを吸引する吸引管１８Ｅ（吸引装置
１９）を設けることにより、前記被覆ワイヤ５の溶け上
がる被覆膜５Ｂを吹き飛ばし、被覆ワイヤ５に被覆膜５
Ｂの球が形成されることを防止し、前述のようにボンデ
ィング不良を防止することができると共に、吹き飛ばさ
れた被覆膜５Ｂａをボンディング部１２に飛散させない
ので、飛散された被覆膜５Ｂａに起因するボンディング
不良を防止することができる。飛散された被覆膜５Ｂａ
に起因するボンディング不良とは、たとえば、半導体チ
ップ２の外部端子２Ｃまたはリード３のインナーリード
３Ｂと被覆ワイヤ５の金属線５Ａとの間に前記被覆膜５
Ｂａが飛散し、両者間が導通不良となる場合である。
【０１０１】また、被覆ワイヤ５の先端部に金属ボール
５Ａ1 を形成するボンディング技術であって、前記流体
吹付ノズル１８Ｃ（流体吹付装置２５）を設け、この流
体吹付ノズル１８Ｃの流体Ｇｓを冷却する冷却装置２５
Ａを設けることにより、前記被覆ワイヤ５の絶縁性被覆
膜５Ｂの溶け上がりを著しく低減し、溶け上がった場合
でも被覆膜５Ｂを吹き飛ばすことができるので、被覆ワ
イヤ５に被覆膜５Ｂの球が形成されることを防止し、前
述のようにボンディング不良を防止することができる。
【０１０２】また、被覆ワイヤ５を使用するボンディン
グ技術において、被覆ワイヤ５の供給方向の先端側に金
属ボール５Ａ1 を形成し、この金属ボール５Ａ1 を半導
体チップ２の外部端子２Ｃに接続し、前記被覆ワイヤ５
の供給方向の後端側を前記リード３のインナーリード３
Ｂに接触させ、この接触部分の被覆膜５Ｂを破壊し、被
覆ワイヤ５の他端側の金属線５Ａをリード３のインナー
リード３Ｂに接続することにより、前記被覆ワイヤ５の
後端側の被覆膜５Ｂを除去する被覆膜除去トーチを使用
することなく被覆膜５Ｂの除去を行うことができるの
で、被覆膜除去トーチ、その移動装置および制御装置な
どを削減することができる。この結果、ボンディング装
置の構造を簡単にすることができる。
【０１０３】特に、本実施例の半導体装置１において
は、被覆ワイヤ５の絶縁性被覆膜５Ｂとして、ポリオー
ル成分とイソシアネートとを反応させ、分子骨格にテレ
フタール酸から誘導される構成単位を含む耐熱ポリウレ
タンを用いたことにより、被覆膜５Ｂの熱分化によって
生じる膜破壊によるタブショート、チップショート、あ
るいはワイヤ間ショートを確実に防止することができ
る。
【０１０４】すなわち、前記の如く被覆ワイヤ５をボン
ディングした後に、樹脂材６でレジンモールド作業が行
われて、樹脂封止型半導体装置１が製造されるのである
が、たとえば図１２に示すように、半導体チップ２の外
部端子２Ｃとリード３のインナーリード３Ｂのボンディ
ング部位との間の距離が長い場合、図１３に示すよう
に、被覆ワイヤ５と半導体チップ２のシリコン領域とが
接触する、いわゆるチップタッチ状態や、図１５に示す
ように、被覆ワイヤ５とタブ３Ａとが接触する、いわゆ
るタブタッチ状態、さらには被覆ワイヤ５どうしが互い
に接触する、いわゆるワイヤ間タッチ状態などが生じる
ことがある。このようなワイヤのタッチ現象は、特にワ
イヤ長が2.５mm以上になったり、またタブ３Ａのサイズ
が半導体チップ２のサイズよりも大き過ぎるような場合
などに起こり易いものである。
【０１０５】このようなワイヤのタッチ現象が生じる
と、たとえば図１４のように、被覆ワイヤ５の被覆膜５
Ｂが半導体チップ２からの発熱などに起因する熱劣化で
破壊され、金属線５Ａが半導体チップ２と直接接触し
て、半導体チップ２との間にチップショート不良を発生
したり、図１６の如く、タブ３Ａとの間にタブショート
不良を発生し、さらにワイヤどうしの間でワイヤ間ショ
ートを発生してしまうことがある。
【０１０６】ところが、本実施例の半導体装置１におい
ては、前記の如く、被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂが特殊な
耐熱ポリウレタンで作られていることにより、仮に前記
のような、チップタッチ、タブタッチあるいはワイヤ間
タッチ状態が発生したとしても、ショート不良を起こす
ことを確実に防止できるものである。
【０１０７】このような本発明によるショート不良防止
効果を確認するため、本発明者らが樹脂封止後の半導体
装置について行った実験結果を実験例１として以下に説
明する。なお、実験例中の部は重量部を示している。
【０１０８】実験例１ まず、後記の表１に示すような原料を、同表に示すよう
な割合で配合し、これを５００ccのフラスコに入れ、温
度計，蒸気コンデンサを取付け反応させ、３種類のテレ
フタール酸系ポリオールＰ−１，Ｐ−２，Ｐ−３を得
た。このときのテレフタール酸とエチレングリコールと
の割合および反応時間等を表１に併せて示した。そし
て、上記合成反応の終点は、理論反応水と酸価５以下に
基づいて決定した。この場合、必要に応じて減圧反応も
行わせた。
【０１０９】
【表１】
【０１１０】上記のようにした得られた３種類のテレフ
タール酸系ポリオールＰ−１，Ｐ−２，Ｐ−３と、市販
のポリオールとを用い、これらボリオール成分とイソシ
アネート成分とを後記の表２に示すような割合で配合
し、塗料組成物を作った。そして、このようにして得ら
れた塗料組成物を溶剤を用い濃度１０％に希釈し、ワイ
ヤ本体の外周面に２回以上塗布を行い、その後１７５℃
で２１分間加熱し、１７０℃で２時間アフタキュアして
耐熱ポリウレタンからなる絶縁被膜を形成し、製線し
た。この場合の組成配合と、塗膜特性とを後記の表２に
示した。
【０１１１】
【表２】
【０１１２】次に、上記のようにして得られた耐熱ポリ
ウレタン被覆ワイヤを使用し、上記の如くワイヤボンデ
ィングした半導体チップを樹脂材でモールドし、図１３
（チップタッチ状態）および図１５（タブタッチ状態）
に示すタッチ状態に相当する半導体装置を製作し、ＭＩ
Ｌ−８８３Ｂの温度サイクルテストを実施し、市販のポ
リウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装置との短絡率を
比較実験し、本発明の改善具合を評価した。
【０１１３】この比較実験の結果は、図１７と図１８に
示すとおりであった。すなわち、図１７は図１３のよう
なチップタッチ状態における半導体チップと被覆ワイヤ
との短絡率を示しているが、同図から明らかなように、
本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装
置では、市販のポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体
装置に比べて、著しい短絡率すなわちチップショート防
止効果が確認された。
【０１１４】また、図１８は図１５のようなタブチップ
状態におけるタブと被覆ワイヤとの短絡率を示している
が、この場合も、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤ
使用の半導体装置においては、顕著な短絡率すなわちタ
ブショート防止効果が得られることが確認された。
【０１１５】次に、本発明者らは、本発明による耐熱ポ
リウレタン被覆ワイヤと市販のポリウレタン被覆ワイヤ
とを樹脂封止以前ワイヤ状態で後記の試験条件により比
較実験し、被覆膜の摩耗強度や劣化率などを評価した。
これらの実験結果および他の各種実験の結果を以下に実
験例２〜５として図１９〜図２５に関して説明する。
【０１１６】実験例２ 実験条件は図１９に示すモデル図で表されるものであっ
た。すなわち、絶縁性の被覆膜（本発明の耐熱ポリウレ
タンまたは市販のポリウレタン）５Ｂで外表面を被覆し
た被覆ワイヤ５の下端に一定の荷重（１ｇ）を吊り下げ
て垂直方向の吊下げ状態とし、リードフレームのタブ３
Ａを被覆ワイヤ５に対して接触角度α＝４５度でそのエ
ッジで接触させ、該タブエッジ接触部とは反対側から水
平方向に荷重Ｗ1 （0.６５ｇ）で被覆ワイヤ５に押付力
を与え、そしてタブ３Ａを上下方向に２０μｍ振動させ
ることにより、被覆膜５Ｂの摩耗などを評価した。
【０１１７】ここで、被覆膜５Ｂが摩耗して破壊に至る
までの振幅（振動）回数Ｎｆを摩耗強度と定義して、評
価した。
【０１１８】また、被覆膜５Ｂの耐熱性は、高温放置
（１５０〜２００℃、０〜１０００時間）後のＮｆの測
定によって評価した。
【０１１９】その結果、ポリウレタンの場合には、これ
をイミド化することにより熱劣化を大幅に抑制でき、ま
た温度サイクル寿命Ｔ∞をも大幅に向上させることがで
きることなどが判明した。
【０１２０】以下に、これらの実験結果を具体的に説明
する。
【０１２１】まず、図２０と図２１はそれぞれ温度１５
０℃と１７５℃とにおける被覆膜５Ｂの摩耗強度の熱劣
化（１００時間後の被覆膜破壊回数低減）を示すもので
ある。これらの図から明らかなように、本発明の耐熱ポ
リウレタンを用いた被覆膜の場合には、高温放置時間が
経過しても摩耗強度Ｎｆの低下は小さく、被覆膜の劣化
が非常に少ないことが判明した。特に、１５０〜１７５
℃、１００時間（Ｈｒｓ）後の被覆膜破壊回数低減にお
ける被覆膜５Ｂの劣化率が２０％以内であることは被覆
ワイヤにとって極めて有利な特性であることが判った。
【０１２２】実験例３ 次に、図２２は温度（横軸）と劣化率すなわち劣化速度
〔ΔＮｆ／１００Ｈｒｓ〕（＝Ｎ0 −Ｎ100 ／１００Ｈ
ｒｓ）（縦軸）との関係の実験結果を示すものである。
この図においても、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイ
ヤの場合には、劣化速度が市販のポリウレタンの場合に
比べて非常に小さいことが理解される。
【０１２３】実験例４ 次いで、図２３は被覆膜のイミド化率（横軸）と劣化速
度すなわち劣化率（左側の縦軸）および被覆ワイヤのセ
カンド（２ｎｄ）ボンディングの剥がれ強度（右側の縦
軸）との関係を示す実験結果である。
【０１２４】なお、２ｎｄボンディングの剥がれ強度に
ついては、直径φ＝２５μｍの耐熱ポリウレタン被覆ワ
イヤを用いて図２の如く被覆膜５Ｂを予め剥がすことな
くインナーリード３Ｂにボンディングしたものについて
本発明者らが実験を行った結果である。
【０１２５】図２３から明らかなように、被覆膜のイミ
ド化率は約１／３であるのが劣化速度（劣化率）および
剥がれ強度の両方について好ましいものである。
【０１２６】特に、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイ
ヤの場合、２ｎｄボンディング部の剥がれ強度が大きい
ので、ボンディングの信頼性が高く、極めて有利な結果
が得られた。
【０１２７】実験例５ さらに、図２４は、被覆ワイヤの温度サイクル振幅（−
５５〜１５０℃）と温度サイクル寿命についての実験結
果を示している。同図から明らかなように、市販のポリ
ウレタンによる被覆膜の寿命Ｔ∞が約４００であるのに
対して、本発明の耐熱ポリウレタンの場合は４０００以
上にまで大幅に向上した。
【０１２８】実験例６ また、図２５は被覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加の
有無による劣化速度（劣化率）への影響を実験した結果
を示す図である。
【０１２９】本発明者らの知見によれば、被覆ワイヤ５
を用いてボンディングを行うに際して、たとえば金属ボ
ール形成を行う場合、被覆膜５Ｂの厚さは非常に薄いの
で、その溶け上がりや剥がれの有無を確認することは非
常に困難であり、少なくとも肉眼では不可能と言ってよ
い。そこで、本発明者らは被覆膜５Ｂに着色剤たとえば
オイルスカーレットを添加すれば、その溶け上がりや剥
がれを視覚的に確認でき（たとえば電子顕微鏡の使用に
より）、極めて有用であることを見い出したのである。
【０１３０】ただし、着色剤を添加する量があまり多い
と、被覆膜の劣化速度（劣化率）が大きくなってしまう
ので、その適量について本発明者らは諸々の実験を行っ
たものであり、その結果が図２５に示されている。
【０１３１】この図２５の実験結果から明らかなよう
に、着色剤の添加量があまり多くなり過ぎると、被覆膜
の劣化速度（劣化率）が大きくなる一方、添加量があま
り少な過ぎると、前記したような着色剤添加のメリット
が失われてしまう。そこで、これら２つの相反する要求
に鑑みて、本発明者らが鋭意研究した結果、着色剤（本
実施例では、オイルスカーレット）の添加量は2.０重量
％以下、特に、0.５重量％〜2.０重量％が最適であるこ
とが明らかとなった。この範囲で被覆膜に着色剤を添加
することにより、被覆膜の特性を損なうことを防止しな
がら、被覆ワイヤからの被覆膜の溶け上がりや剥がれを
視覚的に確認できるという利点が得られる。
【０１３２】前記実験例１、さらには実験例２〜６、な
らびに他の様々な実験・研究・検討・確認などにより、
本発明者らは次のような知見を得た。
【０１３３】すなわち、前記の如く、被覆ワイヤの被覆
膜として本発明の上記組成の耐熱ポリウレタンを用いる
ことは被覆膜の熱劣化やボンディング性、さらにはボン
ディングの剥がれ強度の向上などに極めて有用である。
【０１３４】さらに、これ以外に、たとえば実験例２な
どから明らかなように、被覆膜の温度サイクル試験や図
１９の実験条件での摩耗試験などを通して、被覆膜の熱
劣化（劣化速度）、すなわち１５０℃〜１７５℃、１０
０時間後の被覆膜破壊回数低減における劣化率を２０％
以内にできる材料を被覆膜の構成材料として用いること
が極めて重要である。
【０１３５】しかも、被覆膜として備えるべき特性とし
ては、被覆ワイヤをワイヤボンディング作業に実用した
際に、ボンディング性などに不具合を与えないものであ
ることも非常に重要である。この点について本発明者ら
が鋭意研究したところ、被覆膜は、たとえばボールボン
ディングにおける金属ボール形成時、あるいは被覆膜の
加熱除去時に、非炭化性を示す材料で構成することが重
要であることが判明した。
【０１３６】その理由は次のとおりである。すなわち、
金属ボールの形成時や被覆膜の加熱除去時に被覆膜は金
属ボールの直上に溶け上がるが、被覆膜が炭化性である
と、その時に加熱温度たとえば１０６０℃の高温によっ
て、分解されずに、炭化してしまう。その結果、その炭
化した被覆膜は金属ボールの直上で金属線を包むように
して付着残留するため、ボンディングツールでボンディ
ングを行う際に、その付着炭化被覆膜は被覆ワイヤがキ
ャピラリを通過して供給されることを妨げる妨害物とな
り、被覆ワイヤがキャピラリを通過することを困難また
は不可能としてしまう。一方、その付着炭化被覆膜が何
らかの原因で半導体チップの集積回路形成面に落下する
と、炭化物は導電性を有するので、その落下物のために
集積回路の電気的ショート不良の原因となってしまうの
である。しかも、炭化物が付着した被覆ワイヤはたとえ
ばインナーリードへの２ｎｄボンディング時にも、ボン
ディング不良の原因になることが判明した。
【０１３７】このような事実を総合的に勘案考慮する
と、被覆ワイヤの被覆膜として、前記した所定の条件の
下での劣化率、すなわち１５０℃〜１７５℃、１００時
間後の被覆膜破壊回数低減における劣化率が２０％以内
であること、および金属ボールの形成時あるいは被覆膜
の加熱除去時に非炭化性を示す材料であるこの２つの要
件が極めて重要であり、これらの２つの要件を満たす材
料は被覆ワイヤとして非常に満足すべき結果が得られる
ことが本発明者らによって確認された。
【０１３８】そして、本発明者らの検討結果によれば、
前記した組成の耐熱ポリウレタンは勿論、これら２つの
要件を満たすものであるが、これら２つの要件を満たす
材料は、前記組成の前記耐熱ポリウレタンのみに限定さ
れるものではなく、他の組成の耐熱ポリウレタン、さら
には耐熱ポリウレタン以外の材料も、この好ましい被覆
膜の材料として利用することができるものである。
【０１３９】これについて、ポリウレタンのうちでも、
市販のポリウレタン、またホルマールは非炭化性の要件
は満たすが、前記した劣化率が２０％を超えるので、被
覆膜としては不適当である。
【０１４０】他方、ポリイミド，ポリアミド，ナイロ
ン，ポリエステル，ポリアミドイミド，ポリエステルイ
ミドなどは金属ボールの形成時または被覆膜の加熱除去
時に炭化性を示すので、被覆ワイヤの被覆膜として使用
するには不適当であることが明らかになった。
【０１４１】次に、本発明に利用できるワイヤボンディ
ング方式の他の各種実施例に示す図２６〜図３０に関し
て本発明をさらに説明する。
【０１４２】（実施例２）図２６の実施例では、本発明
に含まれる他のワイヤボンディング方式の一例として、
被覆ワイヤ５のファースト（１ｓｔ）ボンディング側は
前記実施例１と同じく金属ボール５Ａ1 によるボールボ
ンディング方式であるが、セカンド（２ｎｄ）ボンディ
ング側はセカンドボンディング部５Ａ22として図示する
如く、２ｎｄボンディングに先立って予め被覆膜５Ｂを
除去し、熱圧着および／または超音波振動方式で２ｎｄ
ボンディングを行うものである。
【０１４３】（実施例３）次に、図２７の実施例におい
ては、セカンドボンディング部５Ａ2 は実施例１と同じ
く被覆膜５Ｂを除去することなくボンディングしている
のに加えて、ファーストボンディング側も金属ボールに
よるボールボンディングではなくて、被覆膜５Ｂを予め
除去せずに熱圧着および／または超音波振動方式でファ
ーストボンディングし、ファーストボンディング部５Ａ
11を形成している。
【０１４４】したがって、本実施例では、ファーストお
よびセカンドの両ボンディング共に、同一のボンディン
グ方式をとっている。
【０１４５】（実施例４）さらに、図２８の実施例は、
ファーストボンディング部５Ａ11は実施例３と同じであ
るが、セカンドボンディング部５Ａ22を実施例２と同じ
く、被覆膜５Ｂを予め除去してボンディングしているも
のである。
【０１４６】（実施例５）また、図２９の実施例では、
ファーストボンディング部５Ａ12として、被覆膜５Ｂを
予め除去したボンディング方式とし、セカンドボンディ
ング部５Ａ2 は実施例１および３と同じく、被覆膜５Ｂ
の除去を行うことなくボンディングしたものである。
【０１４７】（実施例６）さらに、図３０の実施例にお
いては、ファーストボンディング部５Ａ12およびセカン
ドボンディング部５Ａ22のいずれも被覆膜５Ｂを予め除
去した状態で金属線５Ａを非ボール形成方式でボンディ
ングする例である。
【０１４８】（実施例７）図３１は本発明の他の実施例
によるワイヤボンディング部を示す部分断面図である。
【０１４９】本実施例では、被覆ワイヤ５の被覆膜が複
合被覆膜構造とされたものである。すなわち、被覆ワイ
ヤ５の外表面を前記した耐熱ポリウレタンよりなる該被
覆膜５Ｂで被覆し、かつ該被覆膜５Ｂの外表面上をさら
に他の絶縁性材料よりなる第２の被覆膜５Ｃで被覆した
例である。
【０１５０】この第２の被覆膜５Ｃの材料としては、前
記の如く、ポリアミド樹脂，特殊なポリエステル樹脂，
特殊なエポキシ樹脂等を使用できる。ナイロン等を用い
てキャピラリ内の被覆ワイヤの滑り性を良くする目的
で、第２の被覆膜を施すこともできる。
【０１５１】また、第２の被覆膜５Ｃの厚みは被覆膜５
Ｂの厚みの２倍以下、好ましくは0.５倍以下にすること
ができる。
【０１５２】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１５３】たとえば、被覆膜５Ｂ、または５Ｃを形成
するための材料、たとえばポリオール成分，イソシアネ
ート，テレフタール酸，およびその化合物、さらには添
加物の種類や組成などは前記した例に限定されるもので
はない。
【０１５４】また、被覆ワイヤの金属線５Ａの材料やそ
のボンディング方式も前記した例に限定されるものでは
ない。
【０１５５】さらに、本発明の実施に用いられるワイヤ
ボンディング装置の構造も前記した例に限定されるもの
ではない。
【０１５６】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその利用分野である樹脂封止型半導体装
置に適用した場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、たとえばセラミック封止型半導体装置
などの様々な半導体装置およびその製造技術に広く適用
できる。
【０１５７】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【０１５８】(1).金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆
した被覆ワイヤにより半導体チップの外部端子とリード
とを接続してなる半導体装置の製造方法であって、前記
被覆ワイヤの被覆膜が、ポリオール成分とイソシアネー
トとを反応させ、分子骨格にテレフタール酸から誘導さ
れる構成単位を含む耐熱ポリウレタンからなり、前記被
覆ワイヤの一端側を半導体チップの前記外部端子に超音
波振動と熱圧着の併用で接続し、他端側をリードに接続
することにより、被覆膜が熱劣化で膜破壊を生じること
を防止できるので、被覆ワイヤのタブショート、チップ
ショート、さらにはワイヤ間のショートのような電気的
ショート不良の発生を確実に防止することができる上
に、被覆膜を構成する前記耐熱ポリウレタンは通常のワ
イヤボンディング時の接合温度あるいは超音波振動エネ
ルギでそのウレタン結合が分解され、通常の加熱による
熱圧着および超音波振動により、強固なボンディングを
行うことができる。
【０１５９】(2).被覆ワイヤが屈曲などを起こしても、
被覆膜にひびや膜剥離などを生じることがなく、ワイヤ
不良のない、信頼性の高い半導体装置を得ることができ
る。
【０１６０】(3).前記(1) により、被覆膜が炭化しない
ので、炭化物がキャピラリへの被覆ワイヤの通過を妨害
したり、集積回路上に落下して電気的な回路ショートを
起こすことを防止でき、また炭化物がワイヤボンディン
グ性を低下させることを防止できる。
【０１６１】(4).前記(1) により、通常のワイヤボンデ
ィング装置でも確実なワイヤボンディングを行うことが
できる。特に、前記実施例に示したワイヤボンディング
装置を用いれば、極めて確実なワイヤボンディングを行
うことができる。
【０１６２】(5).被覆ワイヤの他端側をリードに接続す
るに際して、リードのワイヤボンディング部位のみを加
熱することにより、さらに確実なワイヤボンディングが
可能である。
【０１６３】(6).被覆ワイヤの被覆膜に着色剤を所定量
添加することにより、被覆膜の特性を損なうことなく、
金属ボールの形成時や加熱除去時の被覆膜の溶け上がり
や除去状態などを視覚的に確認でき、ボンディングの制
御や検査などに有用である。
【０１６４】(7).前記(1) により、被覆ワイヤを用いる
半導体装置の多端子化（多ピン化）を実現することが可
能となる。
【０１６５】(8).前記被覆ワイヤの前記被覆膜上に第２
の絶縁性被覆膜を設けることにより、電気的ショート不
良を確実に防止できる。
【０１６６】(9).金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆
した被覆ワイヤにより半導体チップの外部端子とリード
とを接続してなる半導体装置の製造方法であって、前記
被覆ワイヤの前記被覆膜が、１５０℃〜１７５℃、１０
０時間後の被覆膜破壊回数低減における劣化率が２０％
以内で、かつ金属ボールの形成時あるいは該被覆膜の除
去時に非炭化性の材料よりなることにより、被覆膜の劣
化による電気的ショート不良を確実に防止できると共
に、被覆膜の炭化が防止されるので、前記(3) の如く、
炭化物の付着により被覆ワイヤがキャピラリを通過する
ことが妨害されたり、炭化物が集積回路面上に落下して
導電性異物となって電気的な回路ショート不良を生じる
こと、さらには炭化物の付着によるボンディング性の低
下を起こすことを防止できる。
【０１６７】(10). 金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被
覆した被覆ワイヤにより半導体チップの外部端子とリー
ドとを接続してなる半導体装置であって、前記被覆ワイ
ヤの前記被覆膜が、１５０℃〜１７５℃、１００時間後
の被覆膜破壊回数低減における劣化率が２０％以内で、
かつ金属ボールの形成時あるいは該被覆膜の除去時に非
炭化性の材料よりなることにより、被覆膜の熱劣化に起
因する電気的なショート不良を防止できる、しかも炭化
物の形成・付着による被覆ワイヤのキャピラリへの通過
の妨害や、炭化物の落下による集積回路のショート不
良、さらには炭化物の付着によるボンディング不良など
も防止できる半導体装置を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である樹脂封止型半導体装置
の半断面図である。
【図２】ワイヤボンディング部の概略的拡大断面図であ
る。
【図３】本発明に用いることのできるワイヤボンディン
グ装置の概略構成図である。
【図４】図３の要部斜視図である。
【図５】前記ワイヤボンディング装置の要部の具体的な
構成を示す部分断面図である。
【図６】図５の矢印VI方向から見た平面図である。
【図７】図６のVII −VII 切断線で切った断面図であ
る。
【図８】金属ボールの形成原理を示す模写構成図であ
る。
【図９】前記ワイヤボンディング装置のスプールの要部
分解斜視図である。
【図１０】前記スプールの要部拡大斜視図である。
【図１１】ワイヤボンディングのための局部加熱部の概
略平面図である。
【図１２】ワイヤボンディングの一例を示す平面図であ
る。
【図１３】被覆ワイヤのチップタッチ状態を示す部分断
面図である。
【図１４】被覆ワイヤのチップショート状態を示す拡大
部分断面図である。
【図１５】被覆ワイヤのタブタッチ状態を示す部分断面
図である。
【図１６】タブショート状態を示す拡大部分断面図であ
る。
【図１７】本発明における温度サイクルに対する半導体
チップと被覆ワイヤとの短絡率を示す図である。
【図１８】本発明における温度サイクルに対するタブと
被覆ワイヤとの短絡率を示す図である。
【図１９】本発明に用いられる被覆ワイヤの被覆膜の評
価に使用されて実験条件を示すモデル図である。
【図２０】本発明における被覆膜の摩耗強度の比較実験
の結果を示す図である。
【図２１】本発明における被覆膜の摩耗強度の比較実験
の結果を示す図である。
【図２２】本発明における温度と劣化速度との関係につ
いての実験結果を示す図である。
【図２３】被覆膜のイミド化率（横軸）と劣化速度すな
わち劣化率（左側の縦軸）および被覆ワイヤのセカンド
（２ｎｄ）ボンディングの剥がれ強度（右側の縦軸）と
の関係についての実験結果を示す図である。
【図２４】被覆ワイヤの温度サイクル振幅と温度サイク
ル寿命についての実験結果を示す図である。
【図２５】被覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加の有無
による劣化速度（劣化率）への影響を示す図である。
【図２６】本発明に利用できるワイヤボンディング方式
の他の各種実施例を示すワイヤボンディング部の部分断
面図である。
【図２７】本発明に利用できるワイヤボンディング方式
の他の各種実施例を示すワイヤボンディング部の部分断
面図である。
【図２８】本発明に利用できるワイヤボンディング方式
の他の各種実施例を示すワイヤボンディング部の部分断
面図である。
【図２９】本発明に利用できるワイヤボンディング方式
の他の各種実施例を示すワイヤボンディング部の部分断
面図である。
【図３０】本発明に利用できるワイヤボンディング方式
の他の各種実施例を示すワイヤボンディング部の部分断
面図である。
【図３１】本発明の他の実施例による複合被覆膜構造を
示すワイヤボンディング部の部分断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体装置 ２ 半導体チップ ２Ａ 基板 ２Ｂ パッシベーション膜 ２Ｃ 外部端子（ボンディングパッド） ３ リード ３Ａ タブ ３Ｂ インナーリード ４ 接合材 ５ 被覆ワイヤ ５Ａ 金属線 ５Ａ1 金属ボール ５Ａ11，５Ａ12 ファーストボンディング部 ５Ａ2 ，５Ａ22 セカンドボンディング部 ５Ｂ，５Ｂａ 被覆膜 ５Ｃ 第２の被覆膜 ６ 樹脂材 １０ ボンディング装置本体 １１ スプール １１Ａ 接続端子 １１Ａａ 絶縁体 １１Ａｂ 導電体 １１Ａｃ 接続用金属部 １２ ボンディング部 １３ テンショナ １４ ワイヤ案内部材 １５ ワイヤクランパ １６ ボンディングツール（キャピラリ） １６Ａ ボンディングアーム １７ 支持台（半導体装置の装着用テーブル） １８Ａ 被覆部材 １８Ｂ ツール挿入口 １８Ｃ 流体吹付ノズル １８Ｄ 電気トーチ（アーク電極） １８Ｅ 吸引管 １８Ｆ 挟持部材 １８Ｇ 支持部材 １８Ｈ 絶縁部材 １８Ｉ クランク軸 １８Ｊ シャフト １８Ｋ 駆動源 １９ 吸引装置 ２０ アーク発生装置 ２１ スプールホルダ ２１ Ａ回転軸 ２２ ボンディングヘッド（デジタルボンディング
ヘッド） ２２Ａ ガイド部材 ２２Ｂ アーム移動部材 ２２Ｃ 雌ねじ部材 ２２Ｄ 雄ねじ部材 ２２Ｅ モータ ２２Ｆ 回転軸 ２２Ｇ 弾性部材 ２３ ＸＹテーブル ２４ 基台 ２５ 流体吹付装置（流体源） ２５Ａ 冷却装置 ２５Ｂ 流量計 ２５Ｃ 流体搬送管 ２５Ｄ 断熱材 ２６ ヒータ ２６Ａ 給電線 Ｃ1 コンデンサ Ｃ2 蓄積用コンデンサ Ｄ アーク発生用サイリスタ Ｒ 抵抗 Ｄ．Ｃ 直流電源 ＧＮＤ 基準電位 Ｖ 電圧計 Ａ 電流計

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆し
    た被覆ワイヤにより半導体チップの外部端子とリードと
    を接続してなる半導体装置の製造方法であって、前記被
    覆ワイヤの前記被覆膜が、ポリオール成分とイソシアネ
    ートとを反応させ、分子骨格にテレフタール酸から誘導
    される構成単位を含む耐熱ポリウレタンからなり、前記
    被覆ワイヤの一端側を前記半導体チップの前記外部端子
    に超音波振動と熱圧着の併用で接続し、他端側を前記リ
    ードに接続することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. 【請求項２】 前記被覆ワイヤの前記他端側を前記リー
    ドに接触させてその接触部分の被覆膜を破壊し、前記被
    覆ワイヤの前記他端側の金属線と前記リードとを接続す
    ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方
    法。
  3. 【請求項３】 前記被覆ワイヤの前記他端側を前記リー
    ドに接続するのに先立って、その他端側の被覆膜を予め
    除去することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の
    製造方法。
  4. 【請求項４】 前記被覆ワイヤの前記他端側を前記リー
    ドに接続するに際して、前記リードのワイヤボンディン
    グ部位を特に局所的に加熱することを特徴とする請求項
    １記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆し
    た被覆ワイヤにより半導体チップの外部端子とリードと
    を接続してなる半導体装置の製造方法であって、前記被
    覆ワイヤの前記被覆膜が、ポリオール成分とイソシアネ
    ートとを反応させ、分子骨格にテレフタール酸から誘導
    される構成単位を含む耐熱ポリウレタンからなり、前記
    被覆ワイヤの前記被覆膜に着色剤を所定量添加し、前記
    被覆ワイヤの一端側を前記半導体チップの前記外部端子
    に接続し、他端側を前記リードに接続することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆し
    た被覆ワイヤにより半導体チップの外部端子とリードと
    を接続してなる半導体装置の製造方法であって、前記被
    覆ワイヤの被覆膜が、ポリオール成分とイソシアネート
    とを反応させ、分子骨格にテレフタール酸から誘導され
    る構成単位を含む耐熱ポリウレタンからなり、前記被覆
    ワイヤの前記被覆膜上に第２の絶縁性被覆膜を設け、前
    記被覆ワイヤの一端側を前記半導体チップの前記外部端
    子に接続し、他端側を前記リードに接続することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆し
    た被覆ワイヤにより半導体チップの外部端子とリードと
    を接続してなる半導体装置の製造方法であって、前記被
    覆ワイヤの前記被覆膜が、１５０℃〜１７５℃、１００
    時間後の被覆膜破壊回数低減における劣化率が２０％以
    内で、かつ金属ボールの形成時あるいは該被覆膜の除去
    時に非炭化性の材料よりなることを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  8. 【請求項８】 金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆し
    た被覆ワイヤにより半導体チップの外部端子とリードと
    を接続してなる半導体装置であって、前記被覆ワイヤの
    前記被覆膜が、１５０℃〜１７５℃、１００時間後の被
    覆膜破壊回数低減における劣化率が２０％以内で、かつ
    金属ボールの形成時あるいは該被覆膜の除去時に非炭化
    性の材料よりなることを特徴とする半導体装置。
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