JPH0240929A - 耐熱ポリウレタン被覆ボンデイングワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、半導体装置の結線に使用する耐熱ポリウレ
タン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〕

半導体装置を基板に実装するに際し、半導体装置のボン
ディング半導体素子と基板上の半導体素子との間を連結
するためにボンディングワイヤが使用されている。最近
では、集積回路装置のような装置は、高密度化されてお
り、ボンディング部が非常に多くなっている。このよう
な状態においては、ボンディングワイヤ間の間隔が非常
に狭くなり、これによってボンディングワイヤ同志が接
触したり、半導体装置基板のエツジにボンディングワイ
ヤが接触したりすることにより、電気的ショートが発生
している。これについてより詳しく説明すると、特に多
ビンの集積回路装置においては、第１図および第２図に
示すように、半導体素子２と端子４間の距離等の関係に
より、結線される被覆ワイヤ１が突っ張ったり、垂れた
りするようになる。３は基板である。このような状態に
なると、ボンディングワイヤが、チップないしは他のボ
ンディングワイヤと接触しショートし易くなる。このた
め、一般に、検査工程が設けられ目視手作業により上記
のようなボンディングワイヤの突っ張りないしは垂れ下
がり等を修正したり、もしくは修正不能のものについて
は廃棄することが行われている。しかしながら、このよ
うにすることは、極めて不経済であり、その改良が求め
られている。

〔発明が解決しようとする問題点］ このような不経済な状態を改善するため、上記のような
突っ張りないしは垂れ下がりを生ずることなくワイヤを
ボンディングすることができるボンディング装置の開発
が進められ、多額の費用と労力・時間を要しているが、
未だ満足すべきようなものが開発されていないのが実情
である。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ワ
イヤが突っ張ったり、あるいは垂れ下がったりしてもシ
ョートすることがない耐熱ポリウレタン被覆ボンディン
グワイヤの提供をその目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明の耐熱ポリウレタ
ン被覆ボンディングワイヤは、ワイヤ本体の外周を被覆
する被膜がポリオール成分とイソシアネートとを反応さ
せて成り、分子骨格にテレフタル酸から誘導される構成
単位を含むという構成をとる。

〔作用〕 すなわち、本発明者らは、上記のようなボンディング装
置の開発とは視点を変え、ワイヤ自体に着目し、ボンデ
ィングに際して仮に突っ張りないしは垂れ下がりが生じ
てもショートが起きないようワイヤ自体を被覆すること
を着想した。そして、ワイヤの屈曲等によりひびや剥離
を生じることのない被覆をなしうると予想して市販ウレ
タン樹脂を使用し、ワイヤ本体の外周に被覆し試験を重
ねたところ、市販品では、信頼に足るような絶縁をなし
えないことが明らかになった。そこで、さらに研究を重
ねた結果、市販ウレタン樹脂とは異なり、活性水素を含
んだテレフタ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反応させてなる耐熱ポリウレ
タンを使用すると、信頼に足る絶縁被膜が得られること
を見出しこの発明に到達した。特に、上記耐熱ポリウレ
タンからなる絶縁被膜は、通常のボンディング装置のボ
ンディング時における接合温度でウレタン結合が分解し
接合可能となるため、従来からのボンディング装置をそ
のまま使用し得るという利点を有している。

この発明の耐熱ポリウレタン被覆ボンディングワイヤの
被膜は、活性水素を含んだテレフタ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゛ることができる。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。

上記活性水素を含んだテレフタル酸系ポリオールは、テ
レフタル酸と多価アルコールとを用い、ＯＨ／Ｃ００Ｈ
＝１．２〜３０の範囲で、反応温度７０〜２５０°Ｃ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３００〜１００００で水酸基
を１００〜５ｏ。

程度有するものであって、分子鎖の両末端に水酸基を有
するものが用いられる。

このようなテレフタ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、クリセリン、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属
系グリコールがあげられる。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あげ
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。

ジカルボン酸としては、テレフタル酸またはその誘導体
（ジメチルエステル等）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。

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、アジピン酸、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、
シクロペンク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。上記テレフタル酸（ま
たはその誘導体）以外の多塩基酸（上記アシド酸、イミ
ド酸を含む）の使用割合は、通常、テレフタル酸（また
はその誘導体）使用量の等モル以下とされる。

上記テレフタ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、例えばフェ
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あげることができる。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
してなるものもあげられる。

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）２５０
１．２５０３．２５０５．　コロネ−）ＡＰ−３ｔ、　
デスモジ：２．−ルＣＴ−３ｔ等をあげることができる
。そして、前記多価イソシアネートとしては、分子量３
００−１００００程度のものを用いることが好適である
。

この発明は、上記のような原料を用いて塗料組成物をつ
くり、これをワイヤ本体に塗装し、数μの膜厚の被膜化
することにより、ワイヤ本体を絶縁するものである。

この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、安定化イン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、固形分含量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。この発明において、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、得られる絶縁電線のクレージング特性が低下し、
一方４．０当量を超えると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軸、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。

上記硬化促進触媒としては、金属カルボン酸、アミン酸
、フェノール類をあげることができ、具体的にはナフテ
ン酸、オクテン酸、バ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−）リス（ジメチルアミノメチル）フェノールが用い
られる。

この発明の耐熱ポリウレタン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。

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焼き付けがなされる。

このようにして得られた耐熱ポリウレタン被覆ボンディ
ングワイヤは、金、アルミニウムまたは銅からなるワイ
ヤ本体の外周に、耐熱ポリウレタンからなる絶縁被膜が
形成されている。この場合、他の絶縁被膜を併用して複
合被膜化してもよい。この複合被膜は、この発明の絶縁
被膜を形成した後、その絶縁被膜の上にさらに他の絶縁
被膜を形成することにより得られる。この場合、この絶
縁被膜の厚みは、この発明の絶縁被膜の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
、上記他の絶縁被膜を形成する材料とで しゞは、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あげられる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の耐熱ポリウレタン被覆ボンデ
ィングワイヤは、絶縁被膜が上記特殊なテレフタル酸系
ポリオールとイソシアネートからなる耐熱ポリウレタン
によって構成されているため、屈曲等により、被膜にひ
びや剥離等が生じず、しかも耐熱性に優れている。その
うえ、上記絶縁被膜は、高温での熱分解時に、炭化物等
を発生してワイヤボンディング部を損傷させることがな
い。そして、上記絶縁被覆の作用により、実装に際して
、ワイヤ自体が突っ張ったり垂れ下がったりしても電気
的ショートを生起することがない。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例〕

まず、第１表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５００　ｃｃのフラスコに入れ、温
度計、蒸気コンデンサーを取りつけ反応させ、３種類の
テレフタル酸系ポリオール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第１表に併せてしめした。そし
て、上記合成反応の終点は、理論反応水の量と酸価数（
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。

（以下余白） 上記のようにして得られた３種類のテレフタル酸系ポリ
オールＰ−１，Ｐ−２，Ｐ−３と、市販ポリオールとを
用い、これらポリオール成分とイソシアネート成分とを
後記の第２表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回塗布を行い、その後１７５°Ｃで２１分間加熱し、
１７０°Ｃ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第２表に示した。

（以下余白） つぎに、上記のようにして得られた耐熱ポリウレタン被
覆ボンディングワイヤを用い、半導体素子を基板に実装
し、性能を調べた。その結果を後記の第３表に示した。

（以下余白） 上記の第３表から明らかなように、この発明の耐熱ポリ
ウレタン被覆ボンディングワイヤを用いた半導体素子は
、各種試験を経ても不良率が小さく信顛性の低下がみら
れない。また、上記テレフタル酸系ポリオールからなる
絶縁被膜は耐熱性が向上しているうえ、そのまま端子等
に接合することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例の説明図である。 １・・・被覆ワイヤ　２・・・半導体素子　３・・・基
板４・・・端子 特許出願人　　　株式会社日立製作所 田中電子工業株式会社 日東電気工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワイヤ本体の外周を被覆する被膜がポリオール成
   分とイソシアネートとを反応させて成り、分子骨格にテ
   レフタル酸から誘導される構成単位を含むことを特徴と
   する耐熱ポリウレタン被覆ボンディングワイヤ。