JP3256367B2 - 樹脂被覆絶縁ボンディングワイヤ - Google Patents

樹脂被覆絶縁ボンディングワイヤ

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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、半導体チップと外部設
備をつなぐリードとを結線するボンディングワイヤ、特
に樹脂被覆した絶縁ボンディングワイヤに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】半導体チップ上の電極パッドと外部出力
端子であるリードとは、ボンディングワイヤで連結され
る。ボンディングワイヤは、通常Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ等の
金属細線が用いられ、あるループ高さを形成するよう電
極パッドとリードを連結するが、電極パッドに熱圧着さ
れた部分から引き出されるためしばしばループにたわみ
を生じ、半導体チップと接触しショートが起こることが
ある。特に近年、集積回路の大規模化にともなって、結
線も多ピン構造になり、そのため電極パッドとリード接
合部との距離が大きくなる傾向にあり、これに伴いワイ
ヤスパンが長尺となって、ループが横方向に流れるカー
ル現象が起き易すくなる。従って、隣接するワイヤ同志
のショートの確率も高くなってくる。
【０００３】このようなボンディングワイヤと半導体チ
ップまたはボンディングワイヤ同志の接触によるショー
トの発生を防止する目的で特開昭６１−１９４７３号公
報にあるように耐熱性ポリウレタン樹脂を被覆した絶縁
ボンディングワイヤや、特開昭６２−１３９２１７号公
報にあるようにポリイミド樹脂を被覆した絶縁ボンディ
ングワイヤが開示されている。
【０００４】しかしながら、従来の絶縁ボンディングワ
イヤは、使用に際して次のような問題があった。ボンデ
ィングワイヤの大部分は、ボール・ボンディング法と呼
ばれる方法でボンディングされるが、この方法では、樹
脂被覆ワイヤを半導体チップ表面の電極への接合に先立
ち、該ワイヤ先端をアーク放電により溶融しボールを形
成する。ボール成形時に樹脂は燃焼或いは熱分解等によ
り除去されるが、この時残留物が多い樹脂を用いた場合
には、ボール上にこの残留物が付着し、良好な接合が図
れない。
【０００５】さらに、ボンディング時および樹脂モール
ド時の被膜損傷による絶縁不良が生じるという問題があ
る。すなわち、ボンディング時のクランパやキャピラリ
との摩擦、或いはすでに形成されたワイヤループとの衝
突による被膜の損傷、および樹脂モールド時の熱や機械
的ストレスによる被膜の劣化、損傷が絶縁不良の原因と
なっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記したよ
うな従来の問題点を解決し、ボンディング性が良好であ
り、かつ、ボンディング時の被膜損傷が無く、また、樹
脂モールド工程においてワイヤ同志が接触しても優れた
絶縁性を有する絶縁ボンディングワイヤを提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、大気雰囲気中で１１００℃の温度における
熱減量が８５％以上であり、かつ、１８０℃の温度にお
ける引張り強さが３００kgf/cm2 以上であり、さらに、
ガラス転移点が２００℃以上であるポリアリレート樹脂
あるいはポリパラバン酸樹脂を被覆したことを特徴とす
る樹脂被覆絶縁ボンディングワイヤである。また、本発
明における上記特性を満たす被覆樹脂として、上記ポリ
アリレート樹脂は下記（１）乃至（３）式のいずれかの
構造を有するものであることを特徴とする。
【式１】 また、上記ポリパラバン酸樹脂は下記（４）式の構造を
有するものであることを特徴とする。
【式２】
【０００８】
【作用】本発明は熱減量が大気雰囲気中１１００℃で８
５％以上になる樹脂を用いることにより、ボンディング
ワイヤが半導体チップ上の電極パッドとの接合に支障な
いボールアップ性を有し、かつ、１８０℃における引張
り強さが３００kgf/cm2以上の機械的強度を有するもの
であればボンディング時やモールド時の接触による被膜
損傷も生じない。
【０００９】熱減量は熱天秤で樹脂サンプルを１０℃/m
inの昇温速度で加熱しながら重量減少を測定する方法を
採用するのであるが、ボンディングワイヤのボール形成
温度で十分な、すなわち少なくとも被覆樹脂の８５％が
燃焼或いは熱分解等によりボール表面から除去される必
要がある。ボンディングワイヤとして例えば金（Ａｕ）
細線を用いた場合に、その融点は１１００℃でありこの
温度からボールが成形され、従って、この温度で被覆樹
脂の８５％以上の熱減量があればボール接合に対する影
響はなく、ボンディング性は損なわれない。さらに、１
２００℃において熱減量が９５％以上になる樹脂を選べ
ば一層好ましい。
【００１０】一方、ボンディング時のキャピラリーやク
ランプとの摩擦、カール現象によるループ間の接触、ク
ロスボンディングの場合に起こるワイヤタッチ等々によ
りボンディング工程や樹脂モールド工程で起きる被膜損
傷を防ぐためには、少なくとも樹脂モールド実装温度
（１８０℃近辺）においてそれに耐える機械的強度を必
要とする。本発明者らは種々実験の結果、１８０℃を基
準にして引張り強さ３００kgf/cm2 以上の機械的強度を
有する樹脂であれば被膜損傷を起こすことがないことを
確認した。特に、この種の樹脂はガラス転移点を境に急
激に強度が低下するので、このガラス転移点が２００℃
以上、好ましくは２５０℃以上であることが望ましく、
これを基準にすることにより上記機械的強度を有する樹
脂を選ぶことができる。
【００１１】本発明の対象となる被覆樹脂としては、ポ
リパラバン酸系樹脂、或いはポリアリレート系樹脂が好
ましく、上記した諸特性を有するものとして下記樹脂の
中から少なくも一種を選択するのが特に好ましい。すな
わち、ポリパラバン酸系樹脂の
【化１】 のうち、該化学式（４）におけるＲが、例えば
【化２】 であるようなポリパラバン酸系樹脂、ポリアリレート系
樹脂の
【化３】 のうち、該化学式（５）における
【化４】 の部分が、例えば
【化５】 または、全構造式が
【化６】 であるようなポリアリレート系樹脂が選択される。
【００１２】しかし、本発明の使用する樹脂はこれに限
定されるものでなく、例えば、下記式で示されるポリサ
ルフォン
【化７】 下記式で示される芳香族ポリエーテルエーテルケトン
【化８】 など、およびこれらの樹脂のポリマーアロイであっても
よく、この他、熱減量と１８０℃での強度が上記の特性
を満たすものであれば適用可能である。なお、本発明の
おける樹脂の被覆厚さは特に限定するものでないが、
０．０５〜２μｍ程度となるのがよい。
【００１３】
【実施例】表１に示す各種の樹脂を、それぞれ直径３０
μｍのＡｕ細線に０．５μｍ厚みに被覆した絶縁ボンデ
ィングワイヤを作製し、ボンディング性試験と絶縁性試
験を行った。本発明例として、ポリアリレート樹脂Ｂ、
ポリアレート樹脂Ｃ（上記〔化６〕式）、ポリパラバン
酸樹脂（上記〔化５〕の（ａ）式）を用い、比較例とし
て、ポリカーボネート樹脂、下記〔化９〕に示すポリア
リレート樹脂Ａ
【化９】 およびポリイミド樹脂Ａ、ポリイミド樹脂Ｂ、ポリアミ
ド・イミドを同様に被覆したものを作製し、同様の試験
を行った。各被覆樹脂の熱減量とガラス転移点を表１に
併記すると共に、引張り強度の温度変化を図１に示し
た。
【００１４】ボンディング性試験では、新川製ワイヤボ
ンディング装置ＵＴＣ５０を使用した。６０００ワイヤ
以上の連続ボンディングでき、かつ第一ボンドのシェア
ーテストで５０ｇ以上を○とした。ボール径はいずれも
７５mmφとした。絶縁性試験では、図２に示すようにチ
ップ上の電極パッド１、２とリード３、４を第一ボンデ
ィングワイヤ５のループのループ高さを高めに張り、こ
れと交差する第二ボンディングワイヤ６のループを第一
のループ高さより低めに設定することりにより、確実な
ワイヤ間の接触を図った。評価方法としては、ボンディ
ング、モールド後、ユニット毎に切り離し、リード端子
間の電気リークテストを行った。
【００１５】結果は、表１にみられるように、本発明に
よる絶縁ボンディングワイヤは、ボンディング性が良好
で、ショートの発生もなく、かつ樹脂強度（１８０℃に
置ける引張り強さ）優れている。これに対し、比較例の
ポリカーポネートやポリアリレート樹脂Ａは、ボンディ
ング性は良いが、図１にみられるように高温における強
度が弱いため被膜損傷が起きショートの発生がある。ま
た、ポリイミドの例では、ボンディング時ボール上に残
留物があるためボンディング性が劣っている。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明では被覆する樹脂を
特定することにより、ボンディング性が良好であり、か
つ、ボンディング時の被膜損傷が無く、また、樹脂モー
ルド工程においてワイヤ同志が衝突接触してもショート
が無い優れた絶縁性を有する絶縁ボンディングワイヤを
提供でき、特に大規模集積回路やチップ中央にブスバー
を有するリード・オン・チップ型などの特殊な半導体装
置に有利に適用でき、その工業的効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】各樹脂における引張り強さの温度依存性を示す
図。
【図２】絶縁試験方法を示す平面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新田 法生 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新 日本製鐵株式会社 先端技術研究所内 (72)発明者 巽 宏平 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新 日本製鐵株式会社 先端技術研究所内 (56)参考文献 特開 平２−249245（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 大気雰囲気中で１１００℃の温度におけ
    る熱減量が８５％以上であり、かつ、１８０℃の温度に
    おける引張り強さが３００kgf/cm2 以上であり、さら
    に、ガラス転移点が２００℃以上であるポリアリレート
    樹脂を被覆したことを特徴とする樹脂被覆絶縁ボンディ
    ングワイヤ。
  2. 【請求項２】 ポリアリレート樹脂が下記（１）乃至
    （３）式のいずれかの構造を有するものであることを特
    徴とする請求項１記載の樹脂被覆絶縁ボンディングワイ
    ヤ。 【式１】
  3. 【請求項３】 大気雰囲気中で１１００℃の温度におけ
    る熱減量が８５％以上であり、かつ、１８０℃の温度に
    おける引張り強さが３００kgf/cm2 以上であり、さら
    に、ガラス転移点が２００℃以上であるポリパラバン酸
    樹脂を被覆したことを特徴とする樹脂被覆絶縁ボンディ
    ングワイヤ。
  4. 【請求項４】 ポリパラバン酸樹脂が下記（４）式の構
    造を有するものであることを特徴とする請求項３記載の
    樹脂被覆絶縁ボンディングワイヤ。 【式２】
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