(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の電極結線に用いられる被覆ボンディングワイヤーの製造方法において、ボンディングワイヤーを被覆するための被覆材を微細液滴粒子状にし、ボンディングワイヤー表面に付着させ、その後付着した被覆材を固化させて被膜を形成することを特徴とし、かつ 微細液滴粒子径がボンディングワイヤー径の1 倍以上９倍以下であり、その粒子径のバラツキは平均粒子径の±５０％以内とし、さらに微細液滴粒子の吹き付けは２方向以上の方向から行い、かつ微細液滴粒子付着後のボンディングワイヤーが治具などに接触する前に被覆材を固化させることを特徴とする被覆ボンディングワイヤーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の電極と外部リードとの結線に用いられる被覆ボンデイングワイヤーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の電極結線用として、金、銅、アルミニウムまたはこれらの金属をベースとしたボンデイングワイヤーが用いられている。
【０００３】
近年、半導体素子の集積度が高くなるに従い、ワイヤーの間隔が狭くなってきている。そこで、ワイヤー同士の接触やワイヤーと半導体素子の接触による電気的短絡不良の発生を防止するため、ボンディングワイヤーの表面に厚みが０．１〜１μｍ程度の絶縁性有機物からなる被膜を形成した被覆ボンディングワイヤーが開発されている。
【０００４】
ボンデイングワイヤーに有機物被膜を形成する方法は、一般に、有機物を溶剤に溶かし、溶かした溶液をフェルト材等に含ませ、その中にボンディングワイヤーを通して表面に有機物を塗布し、次にボンディングワイヤーを加熱処理して溶剤を揮発除去する事により行われている。
【０００５】
しかしながら、上記の被膜形成方法では、所望厚みの被膜を１回の処理で形成するためには、一度に多量の溶液をワイヤーに付着させたり、溶液を高濃度にしてワイヤーに塗布したりする必要があった。そのため被膜厚みがばらついて不規則な凹凸が発生したり、溶剤蒸気による泡によって被膜に突起が発生するという問題があった。
【０００６】
上記問題のあるボンディングワイヤーでワイヤーボンディングすると、ボンディング時に被膜上に発生した突起がキャピラリーに接触し、ワイヤーのループ形状が乱れたり、被膜の厚くなった部分が半導体素子の電極や外部リード等の外部電極と重なった場合に、ボンディングワイヤーと外部電極との接合状態が悪くなったり、キャピラリーにより泡が破壊され、その部分の被膜が薄くなったり、ひどい場合には被膜が無くなってしまい電気的絶縁性が失われてしまうという不具合があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、ボンディングワイヤー表面に厚みばらつきの少ない絶縁性被膜を形成する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、ボンディングワイヤーを被覆するための被覆材を微細液滴粒子状にした後にボンディングワイヤー表面に付着させ、その後、付着した被覆材を固化させて被膜を形成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の被覆ワイヤーの製造方法は、まず、被膜を形成する絶縁性有機物を微細液滴粒子状にする。微細液滴粒子の作成方法は、電気絶縁性有機物を加熱溶融したり、溶剤で溶かしたりして液状にし、その後、スプレー、超音波などの公知の方法を用いて微細液滴状にする。
【００１０】
微細液滴粒子の大きさは所望の被膜厚みや被膜状態により適宜選択できるが、大きすぎるとワイヤーに衝突したときの衝撃によりワイヤーが曲がったり、破断したりし、また、小さすぎると被覆処理回数を多くする必要があるため、粒子径は線径以上から１０倍以下が望ましい。
【００１１】
また、良好な膜厚分布を得るためには、粒子径のバラツキは小さい方が良く、平均粒径の±５０％以内が望ましい。
【００１２】
次に、作成した微細液滴粒子をワイヤーに付着させる。付着させる方法は、ワイヤー走行中に、微細液滴粒子状にした被覆材を吹き付ける方法や、微細液滴粒子に静電気をあたえ、電界中を通過させ微細液滴粒子の移動方向およびスピードを調整してワイヤーに付着させる方法がある。
【００１３】
ワイヤーの断面は円形であるため、全体を均一に被覆するには１方向からだけではなく、２方向以上から吹き付けるのが望ましい。
【００１４】
微細液滴粒子をボンディングワイヤーに付着させた後は、ボンディングワイヤーが治具等に触れる前に固化させ、本発明の被覆ボンディングワイヤーを作成する。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
粘度を２．０±０．５ポアズに調整した耐熱ポリウレタン樹脂溶液を、市販のスプレーノズルを用いて、微細液滴粒子径が平均で３０μｍ±１５μｍとなるように圧力調整をして、２０ｍ／ｍｉｎで鉛直方向に走行する３０μｍのボンデイングワイヤーに相対する２方向から吹き付けた。
【００１６】
このとき、樹脂溶液の吹き出し量は、１ノズルあたり８ｃｃ／ｍｉｎであった。  ワイヤーに付着しなかった樹脂溶液の液滴は装置の下にあるタンクに回収されて再利用した。
【００１７】
樹脂溶液が付着したボンディングワイヤーはそのまま鉛直方向に設置された熱風炉中を走行させ、３００℃で３秒の乾燥処理をほどこした。
【００１８】
以上の吹き付けと乾燥の工程を１５回繰り返した後、形成された被膜の厚みを測定したところ、０．６±０．１μｍとなっておりバラツキは小さかった。  また、泡やピンホールなどもない良好な被膜が得られた。
【００１９】
（実施例２）
耐熱ポリウレタン樹脂溶液の微細液滴粒子径を平均で９０μｍ±３０μｍとし、実施例１と同様にボンディングワイヤーに吹き付けた。
【００２０】
このとき、樹脂溶液の吹き出し量は、１ノズルあたり１２ｃｃ／ｍｉｎであった。
【００２１】
その後、実施例１と同じ条件で、吹き付けと乾燥の工程を１０回繰り返した後、形成された被膜の厚みを測定したところ、０．８±０．１μｍとなっておりバラツキは小さかった。また、泡やピンホールなどもない良好な被膜が得られた。
【００２２】
（実施例３）
耐熱ポリウレタン樹脂溶液の微細液滴粒子径を平均で１５０μｍ±４０μｍとし、実施例１と同様にボンディングワイヤーに吹き付けた。
【００２３】
このとき、樹脂溶液の吹き出し量は、１ノズルあたり１５ｃｃ／ｍｉｎであった。
【００２４】
吹き付けと乾燥の工程を９回繰り返した後、形成された被膜の厚みを測定したところ、１．０±０．１μｍとなっておりバラツキは小さかった。  また、泡やピンホールなどもない良好な被膜が得られた。
【００２５】
（実施例４）
耐熱ポリウレタン樹脂溶液の微細液滴粒子径を平均で２１０μｍ±５０μｍとし、実施例１と同様にボンディングワイヤーに吹き付けた。
【００２６】
このとき、樹脂溶液の吹き出し量は、１ノズルあたり１８ｃｃ／ｍｉｎであった。
【００２７】
吹き付けと乾燥の工程を８回繰り返した後、形成された被膜の厚みを測定したところ、１．０±０．１μｍとなっておりバラツキは小さかった。  また、泡やピンホールなどもない良好な被膜が得られた。
【００２８】
（実施例５）
耐熱ポリウレタン樹脂溶液の微細液滴粒子径を平均で２７０μｍ±６０μｍとし、実施例１と同様にボンディングワイヤーに吹き付けた。
【００２９】
このとき、樹脂溶液の吹き出し量は、１ノズルあたり２０ｃｃ／ｍｉｎであった。
【００３０】
吹き付けと乾燥の工程を７回繰り返した後、形成された被膜の厚みを測定したところ、１．０±０．２μｍとなっておりバラツキは小さかった。  また、泡やピンホールなどもない良好な被膜が得られた。
【００３１】
（比較例１）
実施例１と同じ樹脂溶液を２枚合わせのフェルト板に５ｃｃ／ｍｉｎで供給、浸透させ、その２枚のフェルト板の間を３０μｍのボンデイングワイヤーを１０ｍ／ｍｉｎのスピードで水平に走行させて樹脂溶液を塗布した。フェルト板からしみ出した余分の樹脂溶液は装置の下部にあるタンクに回収され再利用した。
【００３２】
樹脂溶液を塗布されたボンディングワイヤーはそのまま水平方向に設置された熱風炉中を走行させ、３００℃で６秒の乾燥処理を施した。
【００３３】
以上の塗布と乾燥の工程を１６回繰り返した後、形成された被膜の厚みを測定したところ、１．０μｍ±０．４μｍとばらついていた。  被膜にはピンホールなどはなかったが、フェルトの繊維の断片が少量付着していた。
【００３４】
（比較例２）
耐熱ポリウレタン樹脂溶液の微細液滴粒子径を平均で３３０μｍ±６０μｍとし、実施例１と同様にボンディングワイヤーに吹き付けた。
【００３５】
吹き付け中にボンディングワイヤーの屈曲が多発し、良好な被覆ボンディングワイヤーを作成することができなかった。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、被覆材を微細液滴粒子状にしてボンデイングワイヤーに付着させ、その後固化させる方法により、被膜厚みばらつきの少ない被覆ボンデイングワイヤーを能率よく安価に製造できるようになる。