JPH0624211B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体装置の結線に用いられるボンディング
ワイヤに関するもので、特に、絶縁被覆ボンディングワ
イヤ、詳しくは芳香族ポリエステル樹脂をボンディング
ワイヤ上に被覆して成る絶縁被覆ボンディングワイヤに
関するものである。
(従来の技術) 従来、半導体装置の製造過程で用いられているボンディ
ンスワイヤは、たとえば金(Au)、銅(Cu)、アルミニ
ウム(Al)等よりなる導電性のワイヤ基材がそのまま
裸線として利用されている。
そのため、このようなワイヤを用いて半導体ペレットの
ボンディングパットとリードフレームのインナーリード
の如き外部出力端子への導電部とをボンディングする場
合、ボンディング不良、レジンモールド型パッケージに
おけるレジンの流れ等の何らかの原因によりワイヤが隣
接する他のワイヤやインナーリードあるいはタブ等の接
触すると、ショート不良を生じるという問題がある。
特に、大規模集積回路(LSI)における多ピン化によ
り、ペレットとインナーリードとの距離が大きくなる傾
向に伴って、ワイヤのスパンの長さを長くする必要があ
るが、このような場合には、ワイヤがカール現象を起こ
し、隣接するワイヤ等との接触に起因するショート不良
がより発生し易くなっている。
そのため、ボンディングワイヤを絶縁膜で被覆すること
が考えられ、特開昭59−154054号公報に示されているよ
うに、絶縁性の高分子樹脂材料で被覆されたボンディン
グワイヤを用いれば、ショート不良等を防げるとされて
いる。
しかしながら、用いる高分子材料によっては、ボンディ
ングワイヤとリードフレームもしくはボンディングパッ
ドとの接合性が悪かったり、後の封止工程やハンダ付け
等の工程において耐熱性が足りない欠点があった。
一般に、耐熱性を要求される絶縁被覆の材料としては、
エンジニアリングプラスチックと呼ばれている樹脂があ
り、その中でも芳香族ポリエステルがこれらの特性に優
れていることが見い出されている(例えば、特開昭54−
138056号公報、特開昭58−137905号公報)。
ところが、一般に知られている芳香族ポリエステル樹脂
は、耐熱性、耐摩耗性、難燃性、抗張力等の機械特性、
耐衝撃性、絶縁性等の電気特性に優れた樹脂であるが、
押し出し加工性が悪く、押し出し機を用いた電線被覆方
式で被覆する方法では、ボンディングワイヤの周囲に均
一な厚みで薄い絶縁被膜を形成するのは極めて困難であ
った。また、変性等により押し出し加工性を良くした芳
香族ポリエステル樹脂は耐熱性、耐摩耗性に劣るという
問題があった。
しかも、ボンディングワイヤの周囲に、均一な厚みで薄
い絶縁被膜を形成するのに適切と考えられる、溶剤に溶
かして塗布する方法でボンディングワイヤ上に薄い均一
な被膜を形成するのは、高い機械強度や耐熱性を有する
芳香族ポリエステル樹脂は一般には耐薬品性が高く、溶
剤に溶かして塗布する方法で、ボンディングワイヤ上に
薄い均一は被膜を形成するのは困難であった。
また変性等により溶剤に溶け易くすると耐候性、耐熱性
等が悪くなるのが普通であった。したがって、今まで
は、芳香族ポリエステルを被覆層とした絶縁ボンディン
グワイヤを作ることははなはだ困難であった。
(発明が解決しようとする課題) 上記に鑑み、本発明は、前記従来技術の問題点を解決
し、ボンディングワイヤどうしあるいはボンディングワ
イヤと他の導電部との接触によるショート不良を防止す
ることのできる樹脂被覆ボンディングワイヤを提供する
ことにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、下記の構造式で示される基本骨格を有し、メ
ルトインデックスとして 1.0〜100g/10min(ASTM−D 12
38準拠;温度 300℃、荷重2.160kg)の芳香族ポリエス
テル樹脂をボンディングワイヤ上に被覆してなる絶縁ボ
ンディングワイヤである。
本発明において、芳香族ポリエステル樹脂を用いたの
は、芳香族ポリエステル樹脂が耐熱性、耐摩耗性、難燃
性、抗張力等の機械特性、耐衝撃性、絶縁性等の電気特
性に優れた樹脂であるためである。
ところが、本発明では上記の構造式で示される基本骨格
を有し、特定の範囲のメルトインデックスを有する芳香
族ポリエステル樹脂を使用することにより、耐熱性と絶
縁性に優れた芳香族ポリエステル樹脂被覆ボンディング
ワイヤを作成することに成功した。
本発明で用いる芳香族ポリエステル樹脂が絶縁被膜に適
している理由な明らかではないが、一般にエンジニアリ
ングプラスチックスとして用いられているポリエチレン
テレフタレートや、ポリブチレンテレフタレートが結晶
性の樹脂であるのに対し、本発明に用いた芳香族ポリエ
ステルから形成される被膜の高次構造が非晶質であるた
めと思われる。
本発明で用いる芳香族ポリエステル樹脂は、メルトイン
デックス(ASTM−D 1238準拠;温度300℃、荷重 2.160k
g)としては、 1.0〜100g/10min の範囲にある芳香族
ポリエステル樹脂である。芳香族ポリエステル樹脂のメ
ルトインデックスが1.0g/10min 未満では粘度が高すぎ
て、ボンディングワイヤ上に均一な厚みの被覆層を形成
できない。ある程度均一な厚みの部分ができても連続結
合性が劣り、信頼性に欠ける。
またメルトインデックスが 100g/10min を超えると粘
度が低くなりすぎて、ボンディングワイヤとの密着性が
悪くなり、剥げ易くなり連続接合性には問題はないが、
絶縁性が無くなり、何れの場合にも実用に耐えるものが
得られない。
本発明の芳香族ポリエステルからなる絶縁被覆ボンディ
ングワイヤの絶縁膜の厚さについては、厚みが厚いほど
絶縁性という点においては優れているが、それと同時に
厚くなるほど接合性が悪くなること、また、絶縁膜の厚
さが薄くなるほど接合性は向上するが絶縁膜としての性
能が低下し、厚みが0.01μm以下では耐電圧が悪くなっ
てしまう。
そのため、適切な絶縁膜の厚さとしては、絶縁被覆の厚
さが0.01〜10μm、好ましくは0.01〜2μm、最も好ま
しくは0.02〜0.7μmである。
被膜の形成方法としては、押し出し被覆法、静電粉体コ
ーティング法、浸せき塗工法、スプレイコーティング
法、電着コーティング法等が考えられるが、上記のよう
な極めて薄い絶縁被膜を均一に被覆するためには浸せき
塗工法により、被覆することが望ましい。
また、この芳香族ポリエステル樹脂には、必要に応じて
この種の芳香族ポリエステル樹脂に従来から使用されて
きた老化防止剤、難燃剤、充填剤、電圧安定剤、滑剤、
加工助剤、紫外線吸収剤等の各種の添加剤を配合するこ
とができる。
(作 用) 上述したように限られたメルトインデックスを有する芳
香族ポリエステル樹脂を使用することにより、ボンディ
ングワイヤ上に均一に形成することができ、かつ限られ
た厚みの絶縁層を被覆することにより得られる芳香族ポ
リエステル樹脂被覆絶縁ボンディングワイヤは、耐熱性
と絶縁性と接合性に優れたものであるので、ボンディン
グ不良もなく、かつ、ボンディングワイヤどうしや、ボ
ンディングワイヤと半導体チップ等とのショートを防ぐ
ことができ、更にリード間隔を縮小し、半導体装置の多
端子化を図ることができる。
(実施例) 絶縁被覆の形成方法としては、高純度の外径30μmの金
製のボンディングワイヤをワイヤ基材とし、芳香族ポリ
エステル樹脂をクロロホルムに溶解した溶液中に、ワイ
ヤ基材を通してから鉛直方向に引き上げて、溶剤を除去
して絶縁性と芳香族ポリエステル樹脂を被覆したボンデ
ィングワイヤを作成した。
被覆の膜厚は溶液の濃度と粘度と被覆速度とに依存し、
更に溶液の粘度は樹脂の分子量、即ちメルトインデック
スに依存するので、用いた芳香族ポリエステル樹脂のメ
ルトインデックスに応じて溶液の濃度、被覆速度を調整
して、それぞれ被膜の厚さが約 0.3μmになるように被
覆した。
その被覆されたボンディングワイヤを用いて、連続ボン
ディング試験及び落錘衝撃試験を行った結果を第1表に
示す。
高分子材料としては芳香族ポリエステル樹脂として、以
下の構造式を有する、ビスフェノール−Aとジカルボン
酸(テレフタル酸とイソフタル酸の1:1の混合比)の
共重合体である芳香族ポリエステルは、常法の界面重縮
合法に従って異なった分子量、即ち、異なったメルトイ
ンデックス値をもつ芳香族ポリエステルを合成して、実
施例1〜3、比較例1と2に用いた(日本化学会編,新
実験化学講座第19巻,高分子化学(I),p.148)。
メルトインデックスは、ASTM−D 1238に準拠し、押し出
し温度は 300℃、荷重 2.160kgで行なった。
また、ボンディングワイヤのリードフレームとの連続接
合性ついては、2000回以上連続ボンディングワイヤでき
た場合を○、途中でワイヤ切れ等を起こしたものを×と
した。更に、絶縁被膜の良否は走査型電子顕微鏡(SE
M)を用いて1000倍程度の倍率で観察し、絶縁被膜が均
質なものを○、剥がれや不均一な厚みであったものを×
とした。
(実施例1〜3) ボンディングワイヤ上に、メルトインデックスがそれぞ
れ、 3.5,13,55g/10min の芳香族ポリエステル樹脂
のクロロホルム溶液を用いて被覆し、被覆厚さ 0.3μm
の絶縁ボンディングワイヤを作成した。
その特性を第1表に示した。いずれの場合にもSEMを
用いて観察した結果滑らかに被覆されていることが認め
られた。
(比較例1) ボンディングワイヤ上に、メルトインデックスが 0.8g
/10min の芳香族ポリエステル樹脂のクロロホルム溶液
を被覆しようとしたが、均一の厚みの被覆層を形成され
なかった。
SEMを用いて観察したところ、ボンディングワイヤの
長さ方向に被覆の厚さが2倍程度にバラツイているのが
見い出された。又作成した被覆ボンディングワイヤの中
から、比較的厚みの均一であった極少量の被覆厚さ 0.3
μmの絶縁ボンディングワイヤを接合しようとしたが、
このボンディングワイヤのリードフレームとの接合性
は、第1表に示したように貧弱であり、実用には適さな
かった。
(比較例2) メルトインデックスが 120g/10min の芳香族ポリエス
テル樹脂のクロロホルム溶液を用いて被覆した。この作
成した被覆ボンディングワイヤのSEMを観察したが、
ボンディングワイヤの表面から樹脂が剥がれており、ボ
ンディングには問題はなかったが、絶縁性が確実ではな
く、実用には適さなかった。
おそらく、メルトインデックスが大きすぎる、即ち、分
子量が小さすしると被膜とワイヤの接着が貧弱となり、
剥がれ易くなるものと思われる。
第1表からも明らかなように、メルトインデックスが大
きすぎると均一の厚みの被覆層を形成するのが困難であ
り、作成できた場合でも、このボンディングワイヤのリ
ードフレームとの接合性は貧弱であり、またメルトイン
デックスが小さすぎる場合には被膜とワイヤの接着が貧
弱であり、剥がれ易くて実用には適さなかった。
(発明の効果) 本発明によれば、限られたメルトインデックスを有する
芳香族ポリエステル樹脂を使用することにより、ボンデ
ィングワイヤ上に均一な被覆層を形成することができ、
かつ限られた厚みも絶縁層を被覆することにより、得ら
れる芳香族ポリエステル樹脂被覆絶縁ボンディングワイ
ヤは絶縁性、連続接合性、耐熱性等に優れたものであ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記の構造式で示される基本骨格を有し、
    メルトインデックスが 1.0〜100g/10min の芳香族ポリ
    エステル樹脂をボンディングワイヤ上に被覆してなる絶
    縁ボンディングワイヤ。
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