JP2002122581A - 金線に付着した有機物の全炭素量の定量方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金線表面に付着させた有機物を高温で加熱し
た時に得られる熱分解生成物から全炭素量を短時間で高
精度に定量することが可能な方法の提案。 【解決手段】 熱分解ガスクロマトグラフ装置を用い、
金線に付着した有機物を不活性ガス雰囲気で所定の温度
で熱分解し、生成したメタンとエチレンとから全炭素量
を定量することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金線に付着した有
機物の全炭素量を精度よく定量する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から製造されている金線には、あら
ゆる問題を回避するために表面に有機物を付着させてい
る。その際、金線表面に付着する有機膜が少ない場合、
金線を巻き上げた後に金線同士が金属結合を起こして金
線同士が付着し、巻きほぐれ不良が発生して断線すると
いう不具合が生じ、また逆に付着する有機膜量が多すぎ
ると金線自体が抵抗を持つようになり、導通効率が低下
する。またボンディング時に使用するキャピラリーに付
着物が発生し、スムースなボンディングが困難になった
り、ボンディングボール表面に有機膜が生成し、金線と
リードフレームとの接合不良が発生する。このため、金
線に付着する有機物を定量的に把握することが行われて
いる。

【０００３】金線に付着する有機物を定量的に把握する
方法としては、以下に示す方法が知られている。 金線に付着する有機物を有機溶剤で抽出し、その溶液
を赤外分光法で分析して得られる吸光度から金線に付着
する有機物を基準物質相当量として定量する方法。 金線に付着する有機物をアルカリ水溶液で煮沸しなが
ら抽出し、その溶液を全有機炭素分析法で分析して得ら
れる強度から、金線に付着する有機物を全有機炭素量と
して定量する方法。 金線に付着する有機物を直接電気炉で１３００℃まで
加熱し、発生した炭酸ガスの吸光度から、金線に付着す
る全炭素量を定量する方法。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、金線表
面の付着物をより高精度で定量することが求められるよ
うになってきている。しかし上記した従来の、の方
法では、有機溶剤やアルカリ水溶液で金線に付着する有
機物を完全に抽出することが難しい場合もあり、そのよ
うな場合付着する有機物を完全に抽出できたかどうかを
検証する手段がないので、得られた定量値が真値である
かどうかを判断することが困難である。また、電気炉
を用いて金線を１３００℃まで加熱する方法では、金線
自体が融点に達し、金線中に固溶する炭素まで定量値に
含まれることになり、金線に付着している有機炭素をよ
り高精度で定量することが困難となる。従って、未だ金
線に付着した有機物の全炭素量を高精度に定量できる方
法は確立されていない状況である。

【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、金線表面に付着させた有機物を高温で加熱した
時に得られる熱分解生成物から全炭素量を高精度に定量
することが可能な方法を提案しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金線に付着
した有機物の全炭素量の定量方法は、熱分解ガスクロマ
トグラフ装置を用い、金線に付着した有機物を不活性ガ
ス雰囲気で７６４℃〜１０４０℃の温度で熱分解し、生
成したメタンとエチレンとから全炭素量を定量すること
を特徴とし、また各種界面活性剤を予め元素分析し、そ
れぞれの界面活性剤中の炭素量から収束した検量線を使
用して定量することを特徴とするものである。

【０００７】すなわち、本発明は金線表面に付着させた
有機物の全炭素量を高精度に定量する方法として、熱分
解ガスクロマトグラフ法に着目した。しかしこの方法に
は、以下に示す問題がある。 金線を加熱する温度が低すぎると、金線に付着する有
機物が極性基を含む熱分解生成物を多く生成し、定量に
必要なメタンやエチレンがほとんど生成しなくなるた
め、金線に付着する全有機炭素量を定量することができ
ない。 金線を加熱する温度が高すぎると、金線自体が融点に
達し、金線中に含まれる固溶炭素が金線に付着する全有
槻炭累量に影響を与えてしまう。つまり熱分解ガスクロ
マトグラフ法を利用する場合には、適正な測定条件（加
熱条件）を設定しない限り、金線に付着した有機物の全
有機炭素量を定量することが困難である。

【０００８】ところで熱分解ガスクロマトグラフ法は、
有機系高分子を不活性ガス中で、５９０℃や６７０℃で
瞬時に熱分解し、その熱分解で得られる熱分解生成物か
ら、元の有機系高分子を同定する手段として、非常に汎
用的に利用されている方法である。この時、不活性ガス
を用いている理由は、有機系高分子を大気雰囲気や活性
ガス雰囲気で熱分解すると、有機系酸化物が多く生成さ
れてしまい、ガスクロマトグラフで分離する時にそれら
のガスが分離カラムに吸着してしまう可能性が高いから
である。またガスクロマトグラフで用いる分離カラム
は、大気や活性ガスをキャリヤーガスに用いると、分離
カラム自体が酸化劣化したり、分離能が低下したりする
ため、通常では不活性ガスを用いて分析を行うのが一般
的である。

【０００９】本発明は上記の知見に基づいたもので、次
のような条件で熱分解ガスクロマトグラフ測定を行うこ
とにより、金線に付着した有機物の全有機炭素量を定量
することが可能となる。 （１）予め金線に付着する界面活性剤を７６４℃〜１０
４０℃で熱分解し、熱分解生成物としてメタンとエチレ
ンが生成しなくなるまで空焼きしたものを基準にし、そ
れに予め調製しておいた各種界面活性剤の溶液を塗布す
る。その後、調製に用いた溶媒を１２０℃で加熱除去
し、不活性ガス気流中で熱分解温度を７６４℃〜１０４
０℃で熱分解すると、それらの有機物はメタンやエチレ
ンに定量的に分解するため、このメタンとエチレンのピ
ーク面積の和から図１に示すような検量線を作成するこ
とができる。 （２）前記（１）で作成した検量線は有機物の種類によ
って傾きや切片が異なることから、検量線の傾きを収束
させるために、図２に示すように検量線の横軸を有機物
量から炭素量に変更する。 （３）前記（２）で修正した検量線は非常に収束した検
量線を示すことから、この検量線を用いれば、どんな有
機物でも非常に正確な炭素量として定量することができ
る。

【００１０】本発明において、金線に付着する有機物
（界面活性剤）の熱分解温度を７６４℃〜１０４０℃に
限定したのは、以下に示す理由による。すなわち、金線
に付着する有機物を７６４℃未満で分解した場合には、
界面活性剤が定量的にメタンとエチレンに分解せず、炭
素鎖の長い熱分解生成物を生成するため高精度な分析が
できず、他方、１０４０℃を超える温度では、金線自体
が融点に達し、熱分解炉内に融着してしまい繰り返し分
析することが困難となるためである。

【００１１】従って、本発明の熱分解ガスクロマトグラ
フ法によれば、金線に付着したいかなる有機物でも正確
な炭素量として定量できる。その理由は、以下に示す理
由による。熱分解ガスクロマトグラフ法で有機物を分析
する時に、不活性ガス気流中で熱分解温度を５９０℃に
して実施した場合、熱分解生成物は極性基が残留する熱
分解生成物が主体となり、定量に必要なメタンやエチレ
ンは殆ど生成しない。しかし、７６４℃〜１０４０℃付
近まで熱分解温度を上昇させると、殆どの有機物はメタ
ンやエチレンまで定量的に分解するからである。また、
各種界面活性剤の濃度水準を段階的に変化させたものを
１０４０℃で熱分解ガスクロマトグラフ測定し、得られ
たメタンとエチレンの合量からそれぞれの界面活性剤の
ピーク面積を縦軸に取り、界面活性剤量を横軸に取っ
て、両者の相関から検量線を作成することができる。そ
して、得られた検量線の横軸を界面活性剤量から炭素量
に換算して検量線を作成すれば、全ての有機物において
収束した検量線が得られる。このためこの検量線を用い
て金線に付着した有機物を分析すれば、どんなメーカー
の金線を分析しても金線に付着した有機物の全炭素量を
高精度に定量することが可能となる。さらに、金線に付
着させている物質が予め分かっている場合には、その物
質を基準物質とした検量線を作成することが可能である
ため、本発明を用いれば、より高精度な付着物量を定量
することが可能となる。この場合には、測定に用いた金
線の外径、長さ、付着物の構造、付着物の密度と付着量
から金線に付着する有機物の膜厚を求めることも可能と
なる。

【００１２】具体例としては、最終製品として市場に出
回っている金線を例えば０．２ｇ程度切除し、それを予
めキュリー点が決まっているパイロホイルで包み込む。
これを２０秒程度高周波で誘導加熱することによって、
パイロホイルが持つキュリー点まで瞬時に加熱され、金
線に付着する界面活性剤は不活性ガス気流中で熱分解さ
れる。この時生成したメタンとエチレンは、熱分解炉と
直結したガスクロマトグラフに誘導され、分離カラムを
通りクロマトグラムとして表示される。

【００１３】

【実施例】実施例１ 熱分解ガスクロマトグラフ装置を用い、予め金線を１０
４０℃で加熱して金線に付着する界面活性剤を加熱除去
し、それに濃度水準を変化させたオレイルサルコシンを
塗布して分析した結果、図３に示すような結果になり、
非常に良好な直線性のある検量線が得られた。続いて、
金線にラウロイルグリシンを付着させている金線Ａ、Ｂ
を対象にして、前記の検量線を適用した結果、表面付着
物量は、Ａで１０ｐｐｍ、Ｂで１４ｐｐｍであることが
わかった。またこの付着量から膜厚を求めたところ、Ａ
は１．８μｍ、Ｂは２．１μｍであった。また、本実施
例では、１試料あたり７分で定量することができた。

【００１４】実施例２ 熱分解ガスクロマトグラフ装置を用い、予め金線を７６
４℃で加熱して金線に付着する界面活性剤を加熱除去
し、それに濃度水準を変化させたドデシルベンゼンスル
ホンアミドを塗布して分析した結果、図４に示すような
結果になり、非常に良好な直線性のある検量線が得られ
た。続いて、金線にドデシルベンゼンスルホンアミドを
付着させている金線Ｃ、Ｄを対象にして、前記の検量線
を適用した結果、表面付着物量は、Ｃで２０ｐｐｍ、Ｄ
で２４ｐｐｍであることがわかった。またこの付着量か
ら膜厚を求めたところ、Ｃは３．６μｍ、Ｄは４．２μ
ｍであった。また、本実施例では、１試料あたり７分で
定量することができた。

【００１５】実施例３ ラウロイルサルコシンを付着させて作成した金線を用い
た以外は、実施例１と同様にして付着膜厚を求めたとこ
ろ、３．１μｍであった。また、本実施例では、１試料
あたり７分で定量することができた。

【００１６】実施例４ ラウロイルアラニンを付着させて作成した金線を用いた
以外は、実施例１と同様にして付着膜厚を求めたとこ
ろ、３．８μｍであった。また、本実施例では、１試料
あたり７分で定量することができた。

【００１７】実施例５ ラウロイルバリンを付着させて作成した金線を用いた以
外は、実施例１と同様にして付着膜厚を求めたところ、
３．９μｍであった。また、本実施例では、１試料あた
り７分で定量することができた。

【００１８】実施例６ パルミチルサルコシンを付着させて作成した金線を用い
た以外は、実施例１と同様にして付着膜厚を求めたとこ
ろ、３．３μｍであった。また、本実施例では、１試料
あたり７分で定量することができた。

【００１９】実施例７ パルミチルアラニンを付着させて作成した金線を用いた
以外は、実施例１と同様にして付着膜厚を求めたとこ
ろ、４．２μｍであった。また、本実施例では、１試料
あたり７分で定量することができた。

【００２０】実施例８ オレイルグリシンを付着させて作成した金線を用いた以
外は、実施例１と同様にして付着膜厚を求めたところ、
２．９μｍであった。また、本実施例では、１試料あた
り７分で定量することができた。

【００２１】実施例９ オレイルサルコシンを付着させて作成した金線を用いた
以外は、実施例１と同様にして付着膜厚を求めたとこ
ろ、２．１μｍであった。また、本実施例では、１試料
あたり７分で定量することができた。

【００２２】実施例１０ オレイルアラニンを付着させて作成した金線を用いた以
外は、実施例１と同様にして付着膜厚を求めたところ、
３．１μｍであった。また、本実施例では、１試料あた
り７分で定量することができた。

【００２３】実施例１１ ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタインを付着させて作成
した金線を用いた以外は、実施例１と同様にして付着膜
厚を求めたところ、５．１μｍであった。また、本実施
例では、１試料あたり７分で定量することができた。

【００２４】実施例１２ ステアリルアミン酢酸を付着させて作成した金線を用い
た以外は、実施例１と同様にして付着膜厚を求めたとこ
ろ、４．７μｍであった。また、本実施例では、１試料
あたり７分で定量することができた。

【００２５】実施例１３ 各種界面活性剤を７６４℃〜１０４０℃で分析しても検
量線が完全に収束しなかったため、その原因は測定に使
用した有機物の純度が影響すると判断した。そこで検量
線を収束させることを目的として検量線作成に用いた全
ての有機物を元素分析し、それぞれの有機物の炭素量を
正確に把握した。その結果それぞれの界面活性剤で理論
値と実測値の炭素量が大きく異なっていることが分かっ
た。

【００２６】実施例１４ 熱分解温度を７６４℃〜１０４０℃で分析し、比較例４
で得た炭素量を元に各種界面活性剤の検量線を調査した
結果、全ての界面活性剤において収束した検量線を得る
ことができた。このためこの検量線を用いれば、どのよ
うな界面活性剤でも全有機炭素量として付着量を正確に
把握することができることが判明した。

【００２７】実施例１５ 熱分解温度を、７６４℃、９２０℃および１０４０℃で
熱分解した時に、全ての温度において良好な検量線の傾
きが得られた。この熱分解温度の中で特に１０４０℃で
はメタンとエチレンの生成量が多かったため、１０４０
℃で分析すれば最も高感度な定量が可能となることがわ
かった。

【００２８】比較例１ 熱分解ガスクロマトグラフ装置を用い、熱分解温度を５
９０℃で金線に付着する有機物を分析したところ、熱分
解生成物は極性基が残留する熱分解生成物が主体とな
り、定量に必要なメタンやエチレンは殆ど生成せず、定
量することが不可能であった。

【００２９】比較例２ 熱分解ガスクロマトグラフ装置を用い、熱分解温度を１
０５０℃で金線に付着する有機物を分析したところ、測
定に使用した有機物の純度が悪く、横軸を炭素量に換算
した検量線にしてもそれぞれの有機物の検量線は多少収
束する傾向は見られるものの、正確な炭素量を出し得る
程度の収束は見られなかった。

【００３０】比較例３ 熱分解ガスクロマトグラフ装置を用い、熱分解温度を１
２００℃で金線に付着する有機物を分析したところ、金
線自体が融点に達し、熱分解炉内に金が融着してしまい
分析は不可能であった。

【００３１】従来例 金線に付着する有機物を直接電気炉で１３００℃まで加
熱し、発生した炭酸ガスの吸光度から金線に付着する全
炭素量を定量した結果、金線が融点に達して金線中の固
溶炭素が炭酸ガスに変化し、正の誤差を生じた。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明法によれ
ば、熱分解ガスクロマトグラフ法を利用して、適正な測
定条件（加熱条件）を設定したことにより、金線に付着
した各種有機物の全炭素量を精度よく定量することがで
き、また金線に付着する有機物量が数〜数十μｇ程度付
着していれば、全炭素を十分に定量できることが可能で
あり、さらに短時間で定量することが可能であることか
ら金線に付着した有機物の全炭素量を短時間で高精度に
定量できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の不活性ガス気流中で熱分解温度を１０
４０℃に設定して得た各種界面活性剤の検量線を示す図
である。

【図２】本発明の検量線の横軸を界面活性剤量から炭素
量に換算した時の各種界面活性剤の検量線を示す図であ
る

【図３】本発明の実施例１における検量線を示す図であ
る。

【図４】本発明の実施例２における検量線を示す図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱分解ガスクロマトグラフ装置を用い、
   金線に付着した有機物を不活性ガス雰囲気で７６４℃〜
   １０４０℃の温度で熱分解し、生成したメタンとエチレ
   ンとから全炭素量を定量することを特徴とする金線に付
   着した有機物の全炭素量の定量方法。
2. 【請求項２】 各種界面活性剤を予め元素分析し、それ
   ぞれの界面活性剤中の炭素量から収束した検量線を使用
   して定量することを特徴とする請求項１記載の金線に付
   着した有機物の全炭素量の定量方法。