JP2008227126A - 微細同軸ワイヤー、その製造方法、及び半導体装置 - Google Patents

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coaxial wire
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conductive
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Tokihiko Yokoshima
時彦 横島
Hiroshi Nakagawa
博 仲川
Masahiro Aoyanagi
昌宏 青柳
Katsuya Kikuchi
克弥 菊地
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Abstract

【解決手段】金属導体からなる導電ワイヤー、該導電ワイヤーの周面を被覆する絶縁層、及び該絶縁層の外周面を被覆する金属導体層からなる微細同軸ワイヤーの絶縁層を電着法により形成した微細同軸ワイヤー、及びこの微細同軸ワイヤーを用いた半導体装置。
【効果】本発明の微細同軸ワイヤーを、微細な半導体装置の電極間の導通配線として用いることにより、有効にノイズを低減することができると共に、高い特性インピーダンスを備える微細同軸ワイヤーを用いれば、高い信号周波数（例えば数十〜数百ＧＨｚ）における高速信号伝送も可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップと配線板との電極間の導電接続に好適な微細同軸ワイヤー、その製造方法、及びこの微細同軸ワイヤーを用いた半導体装置に関する。
近年の半導体装置においては、チップをパッケージ基板等に配線するために、導電ワイヤーを用いたワイヤーボンディング法が広く用いられている。しかし、信号周波数が増加すると、導電ワイヤー配線部分が互いに信号干渉を起こしやすくなり、これがノイズの原因となる。
そこで、導電ワイヤーから出るノイズをシールド電極で閉じこめてしまえば、配線間、更には外来の雑音耐性を飛躍的に高めることができるため、近年の半導体装置の微細化に対応し、有効にノイズを低減できる微細な同軸ワイヤーが求められている。
また、同軸配線の特性インピーダンスを調整し、装置全体で（特に同軸配線が）、同じ特性インピーダンスを有するものとできれば、非常に高い信号周波数（例えば数十〜数百ＧＨｚ）においても安定した信号伝送が得られることから、装置全体で（特に同軸配線が）、同軸配線が同じ特性インピーダンスを有するように、同軸配線の構成（例えば径や厚さ）を設定できることが望まれる。
特性インピーダンスが５０Ωとなる同軸構造の例を、表１に示す。
Figure 2008227126
エレクトロニクス分野では、一般的に特性インピーダンスを５０Ωとすることが多いが、例えば、特開平５−２１１１９４号公報（特許文献１）で提案されている同軸ワイヤーでは、ノイズシールド特性は得られるが、この場合の特性インピーダンスを誘電率、心線径及び絶縁層厚さから計算すると、４．５〜６．５Ω程度と、現在求められている５０Ωに比べて１桁程度小さい値となっている。そのため、高速信号伝送では信号の減衰が大きく、高い信号周波数では問題が生じてしまう。
現行で広く用いられている２５μｍ径の心線を用いて同軸構造を作製するために、一般的な有機樹脂の誘電率である３〜５の材料を用いると、４０〜７０μｍと非常に厚くすることが必要であり、ワイヤー全体の径が太くなってしまう上、このような厚さの有機樹脂を精度よく均一に成膜することは難しいものであったため、従来は、上記のような１桁程度小さい特性インピーダンスしか達成できていなかった。
また、逆に、同軸ワイヤー全体の径を、現行で半導体装置のワイヤーボンディングに用いられている２５μｍ程度にするためには、心線を５μｍ程度とし、絶縁層の厚さを１０μｍ程度とする必要があるが、５μｍの心線に安定して１０μｍの絶縁層を形成することも難しかった。
そのため、従来、現状で一般に求められている５０Ωという特性インピーダンスを、微細な同軸ワイヤーで達成することはできていなかった。
特開平５−２１１１９４号公報 特開平６−１２０２８６号公報 特開２００５−２６２５１号公報 特開昭４９−５２２５２号公報 特開昭５２−３２９４３号公報 特開昭６３−１１１１９９号公報 特開平９−１０４８３９号公報 特開２００３−３２７９０５号公報 特開２００３−３２７９０７号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、特に微細な半導体装置の電極間の導通配線として、有効にノイズを低減することができると共に、高い特性インピーダンスを備える微細同軸ワイヤー、その製造方法、及びこの微細同軸ワイヤーを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、金属導体からなる導電ワイヤー、該導電ワイヤーの周面を被覆する絶縁層、及び該絶縁層の外周面を被覆する金属導体層からなる微細同軸ワイヤーの絶縁層を電着法にて、好ましくはポリイミドを電着することによって形成することにより、微小化された半導体装置に必要な、例えば、径が５〜５０μｍの微細な導電ワイヤーに対しても、絶縁層を広い厚さ範囲で精度よく均一に成膜することができること、また、所望の径の導電ワイヤーを用い、これに必要な厚さの絶縁層をその厚さを制御して形成して、所望の特性インピーダンスに設定することができ、例えば１０〜３００Ωの範囲、特に現状で要求されている５０Ω前後（例えば４０〜６０Ω）の特性インピーダンスを備える微細同軸ワイヤーを製造することができることを見出し、本発明をなすに至った。
即ち、本発明は下記の微細同軸ワイヤー、その製造方法、及び半導体装置を提供する。
［１］ 金属導体からなる導電ワイヤー、該導電ワイヤーの周面を被覆する絶縁層、及び該絶縁層の外周面を被覆する金属導体層からなる微細同軸ワイヤーであって、上記絶縁層が電着法により形成されてなることを特徴とする微細同軸ワイヤー。
［２］ 上記導電ワイヤーを構成する金属導体が金であることを特徴とする［１］記載の微細同軸ワイヤー。
［３］ 上記絶縁層が電着ポリイミドで形成されていることを特徴とする［１］又は［２］記載の微細同軸ワイヤー。
［４］ 上記導電ワイヤーの径が５〜５０μｍであることを特徴とする［１］乃至［３］のいずれかに記載の微細同軸ワイヤー。
［５］ 特性インピーダンスが１０〜３００Ωであることを特徴とする［１］乃至［４］のいずれかに記載の微細同軸ワイヤー。
［６］ 特性インピーダンスが４０〜６０Ωであることを特徴とする［１］乃至［４］のいずれかに記載の微細同軸ワイヤー。
［７］ 金属導体からなる導電ワイヤーの周面上に電着法により絶縁層を形成し、更に、該絶縁層の外周面上に湿式又は乾式めっき法により金属導体層を形成することを特徴とする［１］記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
［８］ 上記導電ワイヤーを構成する金属導体が金であることを特徴とする［７］記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
［９］ 上記絶縁層として電着ポリイミドを形成することを特徴とする［７］又は［８］記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
［１０］ 上記金属導体層の一部又は全部を、無電解めっき法にて形成することを特徴とする［７］乃至［９］のいずれかに記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
［１１］ 上記導電ワイヤーの径が５〜５０μｍであることを特徴とする［７］乃至［１０］のいずれかに記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
［１２］ 微細同軸ワイヤーの特性インピーダンスが１０〜３００Ωであることを特徴とする［７］乃至［１１］のいずれかに記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
［１３］ 微細同軸ワイヤーの特性インピーダンスが４０〜６０Ωであることを特徴とする［７］乃至［１１］のいずれかに記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
［１４］ 上記導電ワイヤーの径に応じて上記絶縁層の厚さを制御して、所定の特性インピーダンスを有する微細同軸ワイヤーを製造することを特徴とする［７］乃至［１３］のいずれかに記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
［１５］ ［１］乃至［６］のいずれかに記載の微細同軸ワイヤーを電極間の導通配線として用いてなることを特徴とする半導体装置。
［１６］ 上記導電ワイヤーを信号電極の導通配線とし、上記金属導体層を接地電極の導通配線として用いてなることを特徴とする［１５］記載の半導体装置。
本発明の微細同軸ワイヤーを、微細な半導体装置の電極間の導通配線として用いることにより、有効にノイズを低減することができると共に、高い特性インピーダンスを備える微細同軸ワイヤーを用いれば、高い信号周波数（例えば数十〜数百ＧＨｚ）における高速信号伝送も可能となる。
以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明の微細同軸ワイヤーは、金属導体からなる導電ワイヤー、導電ワイヤーの周面を被覆する絶縁層、及び絶縁層の外周面を被覆する金属導体層からなる。図１は、本発明の微細同軸ワイヤーの一例の径方向の断面図であり、微細同軸ワイヤー１は、その中心軸部の金属導体からなる導電ワイヤー２の周面を被覆して絶縁層３が設けられ、更に、この絶縁層３の外周面を被覆して金属導体層３が設けられた構造となっている。図１の場合、断面が円形状のワイヤーの場合を示しているが、これに限定されるものではなく、断面が楕円状、矩形状等の多角形状のものであってもよい。
導電ワイヤー（心線）は、金属導体からなり、金、銀、銅、アルミニウムなど、抵抗が比較的低い金属であればよく、柔軟性や、半導体装置に用いる際にワイヤーボンディングをすることを考慮した場合は、金が好ましい。また、コストの観点からは、銅が優れている。導電ワイヤーの径は、適宜選択すればよいが、５〜５０μｍ程度、特に１８〜２５μｍ程度が、ワイヤーボンディングするためにはよく、これを超える径では、微細構造の半導体装置に対応できなくなるおそれがある。
絶縁層の厚さは、絶縁がとれればよいので１μｍ以上あればよいが、半導体装置において、高速信号伝送を実現するためには、特性インピーダンスを制御する必要があるために、一定の厚さにすることが重要である。また、インピーダンスを高くするためには、比較的厚い絶縁層が必要である。そのため、本発明の微細同軸ワイヤーにおいては、絶縁層は、電着法により成膜された電着有機薄膜で形成されている。絶縁層の厚さは、特に限定されないが、通常１〜１００μｍであることが好ましい。
この場合、電着する膜としては、エポキシやポリイミドなどの樹脂薄膜が挙げられるが、電着ポリイミド薄膜が耐電圧性、厚い絶縁膜を形成可能なことから非常に優れている。
ポリイミド薄膜は、カルボキシル基を分子構造内に有するアニオン性ポリイミドの水と有機溶媒との混合溶媒溶液を電着液（電着用組成物）として成膜することができるが、このような電着液としては、電着によるポリイミド薄膜の成膜に用いられる公知の電着液を用いることができる。
ポリイミド電着液としては、例えば、特開昭４９−５２２５２号公報（特許文献４）、特開昭５２−３２９４３号公報（特許文献５）、特開昭６３−１１１１９９号公報（特許文献６）等に記載されているポリイミド前駆体を用いるもの、例えば、ポリアミック酸を、水、又は水と極性有機溶媒等の有機溶媒とに溶解させた溶液を電着液として用いるものが挙げられる。
また、アニオン性ポリイミド、例えば、特開平９−１０４８３９号公報（特許文献７）等に記載されているランダム共重合アニオン性ポリイミドを用いるもの、特開２００３−３２７９０５号公報（特許文献８）、特開２００３−３２７９０７号公報（特許文献９）等に記載されているブロック共重合ポリイミドを用いる電着液を挙げることもできるが、得られる電着ポリイミド膜の密着性が良好となる観点から、ブロック共重合アニオン性ポリイミドを用いるものが特に好ましい。
この電着液としては、ジアミンと酸二無水物との反応生成物からなるランダム共重合アニオン性ポリイミド又はブロック共重合アニオン性ポリイミドを含むものが挙げられる。
上記ジアミンとしては、芳香族ジアミンを含むことが好ましく、芳香族ジアミンとしては、ｏ−，ｍ−，ｐ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，５−ジアミノトルエン、２，４−ジアミノキシレン、ジアミノジュレン、１，５−ジアミノナフタレン、２，６−ジアミノナフタレン、ベンジジン、４，４’−ジアミノターフェニル、４，４’−ジアミノクォーターフェニル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、１，２−ビス（アニリノ）エタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルスルホン、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）プロパン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ジアミノトルエン、１，４−ビス（ｐ−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−ビス−（ｐ−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス｛４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル｝プロパン、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシフェニル）ジフェニルスルホン、２，２−ビス｛４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパンなどが挙げられる。また、２，６−ジアミノピリジンなどの芳香族ジアミン以外のジアミンを含んでいてもよい。２，６−ジアミノピリジンを含むポリイミドは、分子内に酸基と塩基とを持ち、ポリマー相互作用によって、良好なポリイミド薄膜を成膜する。更には、水に対する親和性を増し、水溶性電着液として安定となり、得られた電着膜が平滑で緻密になる利点がある。
また、酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、１，２，３，４−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、３，４，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，４，３’，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，３，２’，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、４，４’−｛２，２，２−トリフルオロ−１−（トリフルオロメチル）エチリデン｝ビス（１，２−ベンゼンジカルボン酸無水物）、９，９−ビス｛４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル｝フルオレン二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，５，６−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ［２．２．２］オクト−７−エン−２，３，５，６−テトラカルボン酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物を挙げることができる。
ジアミンと酸二無水物との反応生成物からなるランダム共重合アニオン性ポリイミド又はブロック共重合アニオン性ポリイミドでアニオンになる基は、テトラカルボン酸二無水物成分が有していてもよいが、アニオン性基を有するジアミンをジアミン成分の１つとして用いることも好ましい。ポリイミドの耐熱性、被電着物との密着性、重合度向上のため、このようなアニオン性基含有ジアミンは、芳香族ジアミンであることが好ましい。アニオン基はカルボキシル基が望ましく、ジアミノカルボン酸が好ましい。このようなアニオン性基含有芳香族ジアミンの例として、３，５−ジアミノ安息香酸、２，４−ジアミノフェニル酢酸、２，５−ジアミノテレフタル酸、３，３’−ジカルボキシ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，５−ジアミノパラトルイル酸、３，５−ジアミノ−２−ナフタレンカルボン酸、１，４−ジアミノ−２−ナフタレンカルボン酸等の芳香族ジアミノカルボン酸を挙げることができ、３，５−ジアミノ安息香酸が特に好ましい。このようなアニオン性基含有芳香族ジアミンは、単独で用いることもできるし、複数種類を組み合わせて用いることもできる。また、アニオン基を有さないジアミンと組み合わせてもよい。
ランダム共重合アニオン性ポリイミド及びブロック共重合アニオン性ポリイミドは、これらのジアミンと酸二無水物とをほぼ等量用いて、加熱、脱水することにより得られる。ブロック共重合アニオン性ポリイミドの場合は、逐次添加反応によって製造され、第一段階で、酸二無水物とジアミンからポリイミドオリゴマーとし、第二段階で、更に酸二無水物及び／又はジアミンを添加して、重縮合してブロック共重合アニオン性ポリイミドとする。本発明において、ランダム共重合アニオン性ポリイミド及びブロック共重合アニオン性ポリイミドの分子量（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算値）は５０，０００〜１００，０００、特に６０，０００〜８０，０００が好適である。
このランダム共重合アニオン性ポリイミド及びブロック共重合アニオン性ポリイミドは、通常、塩基性化合物で中和したものとして電着液に用いられる。この塩基性化合物としては、Ｎ−ジメチルエタノール、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−ジメチルベンジルアミン、Ｎ−メチルモルホリンが用いられるが、Ｎ−ジメチルエタノールやＮ−メチルモルホリンが好適である。中和剤（塩基性化合物）の使用量はポリイミドが溶液中で溶解または安定に分散する程度であって、通常は化学量論中和量の３０モル％以上、特に３０〜２００モル％であることが好ましい。また、電着液中の中和されたポリイミドの固形分濃度は５〜１５質量％であることが好ましい。
一方、電着液の溶媒としては、水と有機溶媒とが用いられ、有機溶媒としては、このランダム共重合アニオン性ポリイミド及びブロック共重合アニオン性ポリイミドを溶解する水溶性極性有機溶媒、例えば、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、テトラヒドロチオフェン−１，１−オキシド等が用いられる。好ましくは毒性の少ないＮ−メチルピロリドン、テトラヒドロチオフェン−１，１−オキシドが好ましい。これら水溶性極性有機溶媒は、上述したブロック共重合アニオン性ポリイミドを製造する際の反応溶媒として用いたものでもよい。
また、電着液に含まれる有機溶媒としては、ランダム共重合アニオン性ポリイミド及びブロック共重合アニオン性ポリイミドを溶解する油溶性溶媒を用いてもよい。油溶性溶媒は、電着後の被着物に析出したポリイミド樹脂のフロー性を高め、塗膜の平滑性を向上させる点で効果がある。またその結果として、電着液の貯蔵安定性を高めることができる。ここで油溶性溶媒とは、実質的に水に不溶性か又は難溶性の有機溶媒を意味する。ランダム共重合アニオン性ポリイミド及びブロック共重合アニオン性ポリイミドを溶解する油溶性溶媒としては、１−アセトナフトン、アセトフェノン、ベンジルアセトン、メチルアセトフェノン、ジメチルアセトフェノン、プロピオフェノン、バレロフェノン、アニソール、安息香酸メチル、安息香酸ベンジルなどが挙げられる。
更に、電着液に含まれる有機溶媒としては、フェニル基、フルフリル基又はナフチル基を有するアルコール等のポリイミドに対する貧溶媒を併用することが好ましく、このようなものとしては、例えばベンジルアルコール、置換ベンジルアルコール、フルフリルアルコールなどを挙げることができる。
電着液中の溶媒の濃度は８５〜９５質量％であるが、有機溶媒の濃度は１５〜８５質量％、特に２０〜７０質量％であり、溶媒として水を併用する場合、これと上述した中和されたポリイミドの固形分濃度との残部が水の濃度となる。なお、上記油溶性溶媒を用いる場合、電着液中の油溶性溶媒の濃度は１０〜３０質量％であることが好ましく、また、上記ポリイミドに対する貧溶媒を用いる場合、電着液中の貧溶媒の濃度は５〜１５質量％であることが好ましい。電着液のｐＨは、ほぼ中性乃至弱塩基性（例えばｐＨ＝７〜９、好ましくは７．５〜８）であることが好ましい。
上述した電着液としては、株式会社ピーアイ技術研究所製の可溶型ブロック共重合ポリイミド電着液Ｑ−ＥＤシリーズ（例えば、Ｑ−ＥＤ−２１−１２９等）などの市販品を用いることができる。
電着条件は、従来公知の条件をそのまま採用することができる。例えば、ランダム共重合アニオン性ポリイミド又はブロック共重合アニオン性ポリイミドを用いる場合、導電性被着物を温度１５〜３５℃にて電着液に浸漬し、陰極としてＣｕ、Ｐｔ等の電極を用い、電圧２０〜４００Ｖ、好ましくは５０〜２００Ｖで、通電時間３０秒〜１０分間、好ましくは１〜５分間通電することにより導電性被着物の表面に溶媒を含むポリイミド薄膜が成膜される。なお、電着環境下で溶出する可能性がある金属を用いる場合、心線にＮｉめっき等で電着時に金属の溶出がないような処理を施すことが好ましい。
更に、洗浄、風乾後、９０〜２２０℃、好ましくは９０〜１８０℃で、１０分〜２時間、好ましく３０分〜１時間加熱して溶媒を揮発させることにより乾燥され、固化したポリイミド薄膜が得られる。また、溶媒を揮発させ乾燥させる方法としては、基材を減圧雰囲気に置いてもよい。このときの圧力は１／２気圧以下、処理時間としては３０分以上が望ましい。更に、加熱処理と減圧雰囲気に置くことを組み合わせても別途に実施してもよい。
金属導体層（シールド層）は、金属導体からなり、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケルなど抵抗が比較的低い金属であればよく、湿式めっき法で成膜する場合は、金、銀、銅、ニッケルが好ましい。金属導体層は、絶縁層上に密着性よく、均一に形成されている必要がある。成膜方法は、どのような方法でもよく、例えば、蒸着法やスパッタリング法などの乾式めっき法、電気めっき、無電解めっきなどの湿式めっき法などが適用できるが、ワイヤー全体に均一に成膜しなければならないことから、湿式成膜法（湿式めっき法）が望ましい。この場合、絶縁層には電気が流れないため、無電解めっき又はダイレクトプレーティングが望ましい。なお、無電解めっき皮膜の膜厚は、通常２０ｎｍ〜５μｍである。無電解めっきで形成しためっき皮膜の膜厚が薄い場合は、無電解めっきで成膜しためっき皮膜を通電層として、更に電気めっきを行ってもよい。金属導体層の厚さは、１００ｎｍ〜１０μｍ、特に、５００ｎｍ〜５μｍが望ましい。
無電解めっきを行うためには、下地を形成しなければならないが、この下地の形成は、ポリイミド等の有機物上への無電解めっきに用いる従来公知の手法を適用することができる。このような方法としては、例えば、ポリイミドにＵＶランプを照射することで、Ｃ−Ｃ結合、Ｃ−Ｏ結合などを切断し、マイクロアンカーを形成させ、絶縁層の表面に数１０ｎｍのラフネスを形成させて、ナノアンカー効果を利用する方法（ＵＶ法）、強アルカリを用いてポリイミドのイミド結合を開裂させ、内部にＰｄイオンを浸透させ、その後、還元によりポリイミド表層に無電解めっきのためのＰｄ触媒化層を形成する方法（アルカリ法）、ポリイミド表面を酸素アッシングすることで水酸基を形成し、その後にシランカップリング剤をポリイミド上に塗布して、アミノ基を形成後に触媒化する方法（有機シラン自己組織化単分子膜法）などがある。
また、下地の形成方法として、ポリイミドの表面を、互いに離間する分子鎖両末端にアミノ基を各々一つ以上有する有機アミン化合物を含有する水溶液で表面処理し、次いで、金属を含む活性化溶液で触媒化処理することにより、上記アミン化合物分子の他方の末端のアミノ基に金属触媒を付与する方法を用いることもできる。
この場合、まず、電着ポリイミド表面を、有機アミン化合物を含有する水溶液で表面処理することにより、ポリイミド表面上のカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）及び／又はカルボキシル誘導基（−ＣＯＯ−Ｒ＋（Ｒ＋は３級アミニウム等の有機カチオン基又はＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋、Ｆｒ＋等の無機カチオンを示す）と、有機アミン化合物のアミノ基とを反応させて、カルボキシル基及び／又はカルボキシル誘導基をアミン化合物分子で修飾する。
このような有機アミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン等のアルキルジアミン、ジエチレントリアミン等の好ましくは炭素数２以上、好ましくは２〜５のアルキルポリアミン化合物を挙げることができる。アミノ基は、互いに離間する分子鎖両末端にアミノ基を各々一つ以上有していればよく、アミノ基を３個以上有する場合は、上記分子鎖両末端以外のアミノ基は、分子鎖末端に位置していても、分子鎖末端以外に位置していてもよい。
この表面処理は、有機アミン化合物を含有する水溶液中にポリイミドを浸漬させるなどの方法で接触させればよい。有機アミン化合物水溶液中の有機アミン化合物の濃度は０．００１〜１０ｍｏｌ／Ｌ、特に０．０１〜１ｍｏｌ／Ｌとすることができる。浸漬は、有機アミン化合物の濃度にもよるが、室温（例えば２０℃）〜９０℃で、５秒〜３０分、特に１〜１０分とすることができる。表面処理後、必要により水洗により過剰の有機アミン化合物を除去すればよい。
次に、金属を含む活性化溶液で触媒化処理（活性化処理）することにより、アミン化合物分子のカルボキシル基及びカルボキシル誘導基と反応していない他方の末端のアミノ基に金属触媒を付与する。この触媒化は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕなど無電解めっきを行うための触媒となるものならば、いずれの金属を用いてもよいが、通常、活性の高いＰｄ、Ａｇが用いられ、Ｐｄが一般的である。このような触媒化処理に用いられる活性化溶液は、市販の活性化溶液を用いることができ、例えば、浸漬処理等の方法で、アミノ基に対する触媒化処理の公知の条件で処理することができる。また、必要に応じて、触媒化処理後に、ジメチルアミンボラン水溶液等のアクセラレーション処理液に浸漬することによりアクセラレーション処理を施してもよい。なお、触媒化処理後及びアクセラレーション処理後は、いずれも水洗により過剰の触媒化溶液、アクセラレーション処理液を除去すればよい。
そして、金属触媒を核として無電解めっき皮膜が積層される。この無電解めっきには従来公知の無電解めっき浴を用いることができ、例えば、無電解ＮｉＰめっき浴や無電解ＮｉＢめっき浴を用いて無電解ニッケル皮膜、無電解Ｃｕめっきを用いて無電解Ｃｕめっき薄膜を形成することが可能である。
本発明の微細同軸ワイヤーの径は適宜選定され、導電ワイヤーの径、絶縁層の誘電率及び厚さ、並びに金属導体層の厚さによって決まるが、１０〜２００μｍ、特に２５〜１００μｍ程度であることが好ましい。また、本発明の微細同軸ワイヤーにおいては、絶縁層は、比較的広い厚さ範囲において均一に形成されることから、所望の径の導電ワイヤーを用い、導電ワイヤーの径に応じて、これに必要な厚さの絶縁層をその厚さを制御して、例えば、表１に示されるような導電ワイヤー径と絶縁層厚さを適用して、所望の特性インピーダンスに設定することができ、例えば１０〜３００Ωの範囲にとすることができる。特に、特性インピーダンスが４０〜６０Ωの範囲ならば、現状で要求されている５０Ω前後の特性インピーダンスを備える微細同軸ワイヤーとすることが可能である。更に特性インピーダンスが４５〜５５Ωの範囲ならば、高い周波数においても非常に安定して信号を伝送できる。
また、本発明の微細同軸ワイヤーを、半導体装置の導通配線としてワイヤーボンディングに用いると、微細同軸ワイヤーを、小径で、従来に比べて高い特性インピーダンスを有するものとすることができることから、微細な半導体装置の電極間の導通配線として、有効にノイズを低減することができると共に、高い信号周波数（例えば数十〜数百ＧＨｚ）においても安定した信号伝送を得ることができる。
このような半導体装置としては、例えば、図２に示されるような半導体装置を挙げることができる。図２の半導体装置１０は、配線板１１にチップ接続樹脂（アンダーフィル）１３を介して半導体チップ１２が接続され、配線板１１上に設けられた信号用電極２１及び接地用電極４１と、半導体チップ１２上に設けられた信号用電極２２及び接地用電極４２とが本発明の微細同軸ワイヤー１で電気的に接続されている。そして、この場合、信号用電極２１と信号用電極２２との間は、微細同軸ワイヤー１の導電ワイヤー（心線）２にて、接地用電極４１と接地用電極４２との間は、微細同軸ワイヤー１の金属導体層（シールド層）４にて各々接続されて、導電ワイヤー２と金属導体層４とが各々の導通配線をなしている。
微細同軸ワイヤーを電極に接続する際、上述した方法で得られた微細同軸ワイヤーは、通常は、末端部の導電ワイヤーも絶縁層及び金属導体層で被覆された状態であるため、これを、適当な方法で剥離する必要がある。この剥離は、刃物等により物理的に剥離することも可能であるが、導電ワイヤーが小径であるため、絶縁層及び金属導体層を溶解させて化学的に剥離することが有効である。例えば、導電ワイヤーに、金を用いた場合には、まず、金属導体層及び絶縁層を、酸溶液やアルカリ溶液で溶解し、その後Ｎ−メチル−２−ピロリドン、硫酸過水（硫酸４：過酸化水素水１）の加熱溶液により、分解除去する方法などが採用できる。
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
導電ワイヤーとして直径２５μｍ、長さ約８ｃｍの金ワイヤーを用い、これを１０容量％硫酸水溶液中で揺動させながら６０秒間浸漬することにより酸洗浄を施し、水洗した。
次に、酸洗浄を施した金ワイヤーに、以下の前処理（プレディップ１及び２）を施した。
プレディップ１：市販の電着液用希釈液（株式会社ピーアイ技術研究所製）中で揺動させながら１５秒間浸漬。
プレディップ２：市販の電着液（株式会社ピーアイ技術研究所製 Ｑ−ＥＤ−２１−１２９）中で揺動させながら１５秒間浸漬。
次に、上記前処理を施した金ワイヤーを市販の電着液（株式会社ピーアイ技術研究所製 Ｑ−ＥＤ−２１−１２９）に室温で浸漬し、対極をＰｔ線とし、印加電圧６０Ｖ（電圧制御）、通電時間２分として、金ワイヤーの表面上にポリイミド薄膜（厚さ６０μｍ）を絶縁層として電着した。
電着後、ポリイミド薄膜を成膜した金ワイヤーを、市販の電着液用希釈液（株式会社ピーアイ技術研究所製）中で揺動させながら１５秒間浸漬し、その後、９０℃で３０分間、大気中で加熱乾燥し、更に、１日間真空乾燥した。
次に、得られたポリイミド薄膜を水洗し、表２に示される有機アミン化合物を含む表面処理液（水溶液）に、表２に示される条件で浸漬してポリイミド薄膜の表面を処理し、水洗した。
Figure 2008227126
次に、表面処理後のポリイミド薄膜を、表３に示される活性化溶液（水溶液）に、表３に示される条件で浸漬して触媒化処理を施して水洗し、更に、表４に示されるアクセラレーション処理液（水溶液）に、表４に示される条件で浸漬してアクセラレーション処理を施して水洗した。
Figure 2008227126
Figure 2008227126
次に、アクセラレーション処理後のポリイミド薄膜に、無電解ＮｉＰめっき浴（ニムデンＨＤＸ（上村工業株式会社製））を用い、表５に示される条件で無電解ＮｉＰめっきして、無電解ＮｉＰめっき皮膜（膜厚１００ｎｍ）を成膜した。めっき皮膜の成膜後、水洗後、乾燥して、微細同軸ワイヤーを得た。この場合の特性インピーダンスは約５０Ωとなる。
Figure 2008227126
得られた微細同軸ワイヤーのポリイミド薄膜（絶縁層）及びめっき皮膜（金属導体層）の状態を顕微鏡により観察したところ、共に平坦性よく均一に被覆されていることが確認された。
なお、得られた微細同軸ワイヤーの両端部を１００℃の硫酸過水（硫酸：過酸化水素水＝４：１（容量比））に６０秒浸漬後、更に１０容量％硝酸に１０分浸漬することにより、微細同軸ワイヤーの両端部の金ワイヤー（導電ワイヤー）が露出し、更にシールド部（金属導体層）と心線（導電ワイヤー）とが短絡していない構造を得ることが出来た。
これを、例えば、図２に示されるように半導体装置の電極間の導通配線とし、両端部の導電ワイヤーをワイヤーボンディングにて信号電極に、金属導体層を導電性ペーストで接地電極に接続すれば、多数のワイヤーが設けられた半導体装置において、有効にノイズが低減されると共に、非常に高い信号周波数（例えば数十〜数百ＧＨｚ）においても安定した信号伝送が可能となる。
本発明の微細同軸ワイヤーの一例を示す断面図である。 本発明の半導体装置の一例を示す側面図である。
符号の説明
１ 微細同軸ワイヤー
２ 導電ワイヤー（心線）
３ 絶縁層
４ 金属導体層（シールド層）
１０ 半導体装置
１１ 配線板
１２ 半導体チップ
１３ チップ接続樹脂（アンダーフィル）
２１，２２ 信号用電極
４１，４２ 接地用電極

Claims (16)

  1. 金属導体からなる導電ワイヤー、該導電ワイヤーの周面を被覆する絶縁層、及び該絶縁層の外周面を被覆する金属導体層からなる微細同軸ワイヤーであって、上記絶縁層が電着法により形成されてなることを特徴とする微細同軸ワイヤー。
  2. 上記導電ワイヤーを構成する金属導体が金であることを特徴とする請求項１記載の微細同軸ワイヤー。
  3. 上記絶縁層が電着ポリイミドで形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の微細同軸ワイヤー。
  4. 上記導電ワイヤーの径が５〜５０μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の微細同軸ワイヤー。
  5. 特性インピーダンスが１０〜３００Ωであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の微細同軸ワイヤー。
  6. 特性インピーダンスが４０〜６０Ωであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の微細同軸ワイヤー。
  7. 金属導体からなる導電ワイヤーの周面上に電着法により絶縁層を形成し、更に、該絶縁層の外周面上に湿式又は乾式めっき法により金属導体層を形成することを特徴とする請求項１記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
  8. 上記導電ワイヤーを構成する金属導体が金であることを特徴とする請求項７記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
  9. 上記絶縁層として電着ポリイミドを形成することを特徴とする請求項７又は８記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
  10. 上記金属導体層の一部又は全部を、無電解めっき法にて形成することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
  11. 上記導電ワイヤーの径が５〜５０μｍであることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
  12. 微細同軸ワイヤーの特性インピーダンスが１０〜３００Ωであることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
  13. 微細同軸ワイヤーの特性インピーダンスが４０〜６０Ωであることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
  14. 上記導電ワイヤーの径に応じて上記絶縁層の厚さを制御して、所定の特性インピーダンスを有する微細同軸ワイヤーを製造することを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか１項記載の微細同軸ワイヤーの製造方法。
  15. 請求項１乃至６のいずれか１項記載の微細同軸ワイヤーを電極間の導通配線として用いてなることを特徴とする半導体装置。
  16. 上記導電ワイヤーを信号電極の導通配線とし、上記金属導体層を接地電極の導通配線として用いてなることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置。
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