JP2003033810A - Wiredrawing method of metal fine wire for semiconductor device - Google Patents

Wiredrawing method of metal fine wire for semiconductor device

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JP2003033810A
JP2003033810A JP2001218478A JP2001218478A JP2003033810A JP 2003033810 A JP2003033810 A JP 2003033810A JP 2001218478 A JP2001218478 A JP 2001218478A JP 2001218478 A JP2001218478 A JP 2001218478A JP 2003033810 A JP2003033810 A JP 2003033810A
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JP
Japan
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wire
die
dies
single crystal
polycrystalline diamond
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Application number
JP2001218478A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriaki Harada
紀明 原田
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Tanaka Denshi Kogyo KK
Original Assignee
Tanaka Denshi Kogyo KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiredrawing method of metal fine wire for a semiconductor device which improves longevity of a die while keeping surface smoothness of metal fine wire. SOLUTION: A desired diameter of metal fine wire 1' is produced by arranging plural number of dies 2a-2h and also capstans 3, 3' to draw a wire rod 1 which sequentially passes each die. In order to perform a wiredrawing by a single crystal diamond die after the wiredrawing is performed by a polycrystalline diamond die, a single crystal diamond die is arranged after the required number of the polycrystalline diamond dies. The wiredrawing process by the polycrystalline diamond dies is to be finished at the stage when a drawn mark on the surface of the wire rod 1 generated by wiredrawing is minute.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子に用いる
金属細線の伸線方法に関し、詳しくは、複数のダイスを
配列すると共に、そのダイス配列において、多結晶ダイ
ヤモンドダイスと単結晶ダイヤモンドダイスを混在さ
せ、且つ多結晶ダイヤモンドダイスと単結晶ダイヤモン
ドダイスの配列を特定することにより、多結晶ダイヤモ
ンドダイスを多用しながら表面平滑性に優れており、半
導体素子に用いるに適した金属細線を製造し得る伸線方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for drawing a fine metal wire used in a semiconductor device. More specifically, a plurality of dice are arranged, and in the dice arrangement, a polycrystalline diamond die and a single crystal diamond die are mixed. In addition, by specifying the arrangement of the polycrystal diamond die and the single crystal diamond die, the polycrystal diamond die is frequently used, but the surface smoothness is excellent, and it is possible to produce a fine metal wire suitable for use in a semiconductor device. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体素子用金属細線は、Au、
Al、Cu等に微量元素を含有させて直径20〜100
0μmに伸線加工した後、熱処理及び表面処理を施して
100〜5000m長さから選ばれる所定長さごとにス
プールに巻き取って半導体素子電極の接続用材料として
用いられている。
2. Description of the Related Art Currently, metal thin wires for semiconductor devices are Au,
20 to 100 in diameter by including trace elements in Al, Cu, etc.
After being drawn to 0 μm, it is heat-treated and surface-treated, and then wound on a spool at a predetermined length selected from a length of 100 to 5000 m and used as a material for connecting semiconductor element electrodes.

【0003】これらの金属細線は、直径が1mm以下と
いう細線であり、長時間の伸線作業を要することから、
複数のダイスとそれらのダイスを通過した線材を引き抜
くキャプスタンを備えた伸線機を用いて、複数のダイス
間を連続的に伸線する方法が用いられており、ダイスの
材質としては耐摩耗性に優れたダイヤモンドダイスが用
いられている。
Since these metal thin wires have a diameter of 1 mm or less and require a long wire drawing work,
Using a wire drawing machine equipped with multiple dies and a capstan that pulls out wire rods that have passed through these dies, a method of continuously drawing between multiple dies is used. A diamond die with excellent properties is used.

【0004】また、この種伸線方法に用いられるダイヤ
モンドダイスとして、単結晶ダイヤモンドダイスと多結
晶ダイヤモンドダイスが知られている。ここで、単結晶
ダイヤモンドダイスはその素材として天然ダイヤモンド
や人工ダイヤモンドをブロックとして単結晶のまま加工
を施して利用するものである。一方、多結晶ダイヤモン
ドダイスはダイヤモンド粉末を混合、加圧、焼結して用
いるものであり、内部は多結晶構造をしたものである。
Further, as the diamond dies used in this seed wire drawing method, single crystal diamond dies and polycrystalline diamond dies are known. Here, the single crystal diamond die is used by processing the single crystal as it is with natural diamond or artificial diamond as a block. On the other hand, the polycrystalline diamond die is used by mixing, pressing and sintering diamond powder, and has a polycrystalline structure inside.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来、金属細線を直径
1.0mm以下に伸線する場合、ダイス単価が安価な単
結晶ダイヤモンドダイスが使用されていたが、近年では
伸線方式の発達により1回の伸線に用いるダイスが10
個以上と多くなり、これに伴いダイス摩耗度がより大き
な問題となってきた。即ち、半導体素子用金属細線の表
面性を確保する為に、ダイスの摩耗によるダイス交換が
頻繁に要求されるようになってきた。
Conventionally, when drawing a fine metal wire to a diameter of 1.0 mm or less, a single crystal diamond die with a low die unit price has been used. 10 dies for drawing wire
As the number of dies increases, the degree of die wear has become a major problem. That is, in order to secure the surface property of the thin metal wires for semiconductor elements, die replacement due to wear of the dies has been frequently required.

【0006】この為、耐摩耗性に優れた多結晶ダイヤモ
ンドダイスを使用したところ、全体のダイス寿命の向上
に一定の成果は得られたものの、伸線後の金属細線にお
ける表面の平滑性が低下するという問題が生じてきた。
ここで、金属細線における表面の平滑性とは、金属細線
の表面キズのミクロな状態を表示する指標として有効に
利用できるものである。また高価なダイヤモンドダイス
を使用する為、更なるダイス寿命の向上が求められてい
る。
Therefore, when a polycrystalline diamond die having excellent wear resistance was used, a certain result was obtained in improving the life of the entire die, but the smoothness of the surface of the thin metal wire after wire drawing was deteriorated. The problem has arisen.
Here, the smoothness of the surface of the thin metal wire can be effectively used as an index for displaying a microscopic state of surface scratches of the thin metal wire. Further, since an expensive diamond die is used, further improvement of die life is required.

【0007】本発明は上述したような従来事情に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、金属細
線の表面の平滑性を維持しながら、ダイス寿命を向上さ
せることができる半導体素子用金属細線の伸線方法を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and an object of the present invention is to improve the die life while maintaining the smoothness of the surface of the fine metal wire. It is to provide a method for drawing a fine metal wire for use.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成する為
に、本発明は、複数のダイスを配列すると共に、線材が
それらのダイスを順次通過するべく線材を引き抜くキャ
プスタンを適所に配置して所望径の金属細線を得る半導
体素子用金属細線の伸線方法において、多結晶ダイヤモ
ンドダイスによる伸線を行った後に単結晶ダイヤモンド
ダイスによる伸線がなされるよう、所要数の多結晶ダイ
ヤモンドダイスの後に単結晶ダイヤモンドダイスを配置
したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention arranges a plurality of dies, and arranges a capstan for pulling out the wire so that the wire passes sequentially through the dies. In the method of drawing a thin metal wire for a semiconductor device to obtain a thin metal wire having a desired diameter, a single crystal diamond die is drawn after the wire is drawn with a polycrystalline diamond die. It is characterized in that a single crystal diamond die is arranged later.

【0009】また本発明は、上記単結晶ダイヤモンドダ
イスを一又は複数有し、且つ該単結晶ダイヤモンドダイ
スの数を全ダイス数量の1/2以下としたことを特徴と
する。
Further, the present invention is characterized by having one or a plurality of the above-mentioned single crystal diamond dies, and making the number of the single crystal diamond dies half or less of the total number of dies.

【0010】また本発明は、多結晶ダイヤモンドダイス
による伸線工程を、伸線される線材の表面に生じるキズ
が微小な段階で終結するようにしたことを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the wire drawing step using a polycrystalline diamond die is terminated at a minute stage where scratches generated on the surface of the wire to be drawn are minute.

【0011】前述したように、単結晶ダイヤモンドダイ
スを用いて伸線した金属細線において、その表面の平滑
性は満足出来るものの、短い伸線時間で大きなキズ不良
が生じやすい。一方、多結晶ダイヤモンドダイスを用い
た場合は、短い伸線時間で金属細線表面に微小なキズが
発生し、表面平滑性が得られないものの、長時間伸線し
ても表面キズの程度は微小なものである。本発明は、微
少な表面キズの限度内であれば、多結晶ダイヤモンドダ
イスによる伸線工程に引き続き単結晶ダイヤモンドダイ
スを用いて伸線することにより、表面キズがなく、且つ
表面平滑性が満足な金属細線を得ることが出来るという
知見に基づいてなされたものである。多結晶ダイヤモン
ドダイスを用いた伸線においては、金属細線の表面キズ
の程度を微小の範囲に維持出来る伸線時間が長いことか
ら、多結晶ダイヤモンドダイスを多用した本発明になる
ダイス配列とすることにより、金属細線の表面の平滑性
を維持しながらダイス寿命が向上するという本発明の課
題を達成する事が出来る。
As described above, in the thin metal wire drawn by using the single crystal diamond die, the surface smoothness is satisfactory, but a large flaw is likely to occur in a short drawing time. On the other hand, when a polycrystalline diamond die is used, fine scratches are generated on the surface of the thin metal wire in a short drawing time, and surface smoothness cannot be obtained, but the degree of surface scratches is small even if the wire is drawn for a long time. It is something. The present invention, if within the limit of a minute surface scratch, by drawing with a single crystal diamond die subsequent to the drawing step with a polycrystalline diamond die, there is no surface scratch, and the surface smoothness is satisfactory. This was done based on the finding that a thin metal wire can be obtained. In the wire drawing using the polycrystalline diamond die, since the drawing time that can maintain the degree of the surface scratch of the fine metal wire in a minute range is long, the die array according to the present invention which uses the polycrystalline diamond die in many cases is used. As a result, it is possible to achieve the object of the present invention that the die life is improved while maintaining the surface smoothness of the metal fine wire.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳し
く説明する。本発明に係る半導体素子用金属細線は、半
導体素子の接続用に用いられるボールボンディング、ウ
エッジボンディング等の配線用として用いる金属細線の
他、バンプ形成用の金属細線も含むものである。またこ
の種金属細線としては、例えばAu、Al、Cu、Pt
等をべ一ス金属としてCa、Be、希土類元素等を必要
に応じて添加元素として含有させたものが用いられる
が、本発明ではその組成を特に限定するものではない。
この中でも金線(金合金線)が最も好ましく用いられ
る。金属細線の線径は10〜100μmが好ましく用い
られる。この中でも直径10〜50μmが最も好ましく
用いられる。本発明の伸線方法において最後の伸線加工
がなされた金属細線は、表面に潤滑剤を被覆してスプー
ルに所定長さを巻き取り、クロス多層巻きにして半導体
素子の接続用に用いられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below. The thin metal wire for a semiconductor device according to the present invention includes a thin metal wire for forming bumps, in addition to a thin metal wire used for wiring such as ball bonding and wedge bonding used for connecting semiconductor elements. Further, as the seed metal wire, for example, Au, Al, Cu, Pt
A base metal containing Ca, Be, a rare earth element, or the like as an additional element as needed is used, but the composition is not particularly limited in the present invention.
Among these, the gold wire (gold alloy wire) is most preferably used. The wire diameter of the metal thin wire is preferably 10 to 100 μm. Among these, the diameter of 10 to 50 μm is most preferably used. In the wire drawing method of the present invention, the fine metal wire subjected to the final wire drawing is coated with a lubricant on the surface thereof, wound on a spool for a predetermined length, and cross-multilayered to be used for connecting semiconductor elements.

【0013】本発明に係る伸線方法は、複数のダイス
と、それらのダイスを通過した線材を引き抜くキャプス
タンを備えた伸線機を用いて、複数のダイス間を連続的
に伸線する方法を対象としている。このように複数のダ
イスとキャプスタンロールを用いた伸線方法の一例を図
1、図2を用いて説明する。
The wire drawing method according to the present invention is a method of continuously drawing wire between a plurality of dies by using a wire drawing machine equipped with a plurality of dies and a capstan for pulling out a wire rod passing through the dies. Is intended for. An example of the wire drawing method using the plurality of dies and the capstan rolls will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

【0014】図1において符号1は金属線材、2a〜2
hはダイス、3、3’はストレートタイプのキャプスタ
ンロールである。図中上部の矢印方向に金属線材1を導
入し、各段のダイス2a〜2hにより順次伸線加工を施
し、左右のキャプスタンロール3、3’により方向を変
換しながら連続的に伸線加工していく。図1では8個の
ダイスを示したがダイス数を変更してもよい。通常は2
〜30個程度の中から選ばれる。最後に図中下部の矢印
方向に金属細線1’を導出し、巻取機(図示省略)で巻
き取るものである。
In FIG. 1, reference numeral 1 is a metal wire rod, 2a to 2a.
h is a die, and 3 and 3'are straight type capstan rolls. The metal wire rod 1 is introduced in the direction of the arrow in the upper part of the figure, the wire drawing process is sequentially performed by the dies 2a to 2h of each stage, and the wire drawing process is continuously performed while changing the direction by the left and right capstan rolls 3 and 3 '. To go. Although FIG. 1 shows eight dice, the number of dice may be changed. Usually 2
It is selected from about 30 pieces. Finally, the thin metal wire 1'is led out in the direction of the arrow at the bottom of the drawing and wound by a winder (not shown).

【0015】図2はキャプスタンロールとして段付ロー
ル4、4’を用いた例を示している。キャプスタンロー
ルの形状とダイスの数を変更したこと以外は図1と同様
にして伸線加工を行う。
FIG. 2 shows an example in which stepped rolls 4 and 4'are used as capstan rolls. Wire drawing is performed in the same manner as in FIG. 1 except that the shape of the capstan roll and the number of dies are changed.

【0016】ここで、金属線材1とキャプスタンロール
のスリップの状況を説明すると、図1のストレートタイ
プキャプスタンロール3,3’においては、伸線最終段
階(図1の下方)でのキャプスタンロールの周速度が線
材料の線速度より2%程度早くなるようにして若干のス
リップをさせながら伸線する。この時、伸線初期段階
(図1の上方)では総加工率に対応した大きな速度の差
が生じて、それが大きなスリップとなる。一方、図2の
段付ロール4,4’の場合、加工率を考慮して、各段の
ロール径を設定出来る為、各段で設定されたスリップを
させながら伸線出来る。本発明においては、キャプスタ
ンロールとしてストレートタイプと段付きタイプの何れ
を用いても良いが、段付タイプの方がスリップの程度を
制御出来る為、好ましく用いられる。この他、ダイスと
キャプスタンを1単位(1ブロック)とし、その1単位
を必要数並べて連続伸線することも出来る。
The slip condition between the metal wire rod 1 and the capstan roll will be described. In the straight type capstan rolls 3 and 3'of FIG. 1, the peripheral speed of the capstan roll at the final stage of wire drawing (downward in FIG. 1). Is drawn about 2% faster than the linear velocity of the wire material, and the wire is drawn with a slight slip. At this time, in the initial stage of wire drawing (upper part in FIG. 1), a large speed difference corresponding to the total working rate occurs, which causes a large slip. On the other hand, in the case of the stepped rolls 4 and 4'of FIG. 2, the roll diameter of each stage can be set in consideration of the processing rate, so that wire drawing can be performed while slipping is set at each stage. In the present invention, either a straight type or a stepped type may be used as the capstan roll, but the stepped type is preferably used because the degree of slip can be controlled. In addition, the die and capstan can be set as one unit (one block), and the required number of the units can be arranged for continuous wire drawing.

【0017】本発明において、複数のダイヤモンドダイ
スの配列は、多結晶ダイヤモンドダイスによる伸線工程
を行った後に、単結晶ダイヤモンドダイスによる伸線が
なされるよう、所要数の多結晶ダイヤモンドダイスの後
に単結晶ダイヤモンドダイスを配置することが必要であ
る。
In the present invention, the arrangement of the plurality of diamond dies is such that the necessary number of polycrystalline diamond dies are formed after the required number of polycrystalline diamond dies so that the drawing is performed by the single crystal diamond dies after the drawing step by the polycrystalline diamond dies. It is necessary to place a crystalline diamond die.

【0018】複数のダイスを用いて直径1mm以下の半
導体素子用金属細線に伸線する場合、2〜30個程度の
ダイスを用いて連続伸線する。伸線技術の向上により枚
数は増えつつあるが、要求される最終線径次第ではダイ
スが2個で良いことも生じる。
When a plurality of dies are used to draw a fine metal wire for a semiconductor device having a diameter of 1 mm or less, continuous drawing is performed using about 2 to 30 dies. Although the number of sheets is increasing due to the improvement of the wire drawing technique, it may be possible to use two dies depending on the required final wire diameter.

【0019】本発明においては、先ず、多結晶ダイヤモ
ンドダイスによる伸線工程として、表面平滑性に優れた
金属線材(素線)を、複数の多結晶ダイヤモンドダイス
により連続伸線を行う。伸線時間が短い間は、金属線材
の表面キズは観察出来ないものの、表面平滑性は悪くな
る。ここで表面キズとは、倍率15倍のルーぺ観察によ
るものであり、表面平滑性とは、更にミクロの表面の凹
凸の程度を示す指標である。さらに長時間、多結晶ダイ
ヤモンドダイスによる伸線を続けると、金属線材の表面
に微少なキズが発生し、表面平滑性は依然悪いものであ
る。本発明では、この微小表面キズが発生している段階
では多結晶ダイヤモンドダイスを用いて連続伸線を行
う。
In the present invention, first, as a wire drawing step using a polycrystalline diamond die, a metal wire (element wire) having excellent surface smoothness is continuously drawn by a plurality of polycrystalline diamond dies. While the wire drawing time is short, surface scratches of the metal wire cannot be observed, but the surface smoothness deteriorates. Here, the surface scratches are observed by a magnifying glass with a magnification of 15 times, and the surface smoothness is an index showing the degree of unevenness of the microscopic surface. When the wire drawing with the polycrystalline diamond die is continued for a long time, minute scratches are generated on the surface of the metal wire, and the surface smoothness is still poor. In the present invention, continuous wire drawing is performed using a polycrystalline diamond die at the stage where the minute surface scratches are generated.

【0020】そうして本発明では、上記多結晶ダイヤモ
ンドダイスによる伸線工程に引き続いて、単結晶ダイヤ
モンドダイスを用いて伸線を行う。すなわち、前述の微
少な表面キズが発生している段階で、換言すれば、表面
キズが微小を超える状態(中程度のキズ、大きなキズ)
になる前の段階で、引き続き単結晶ダイヤモンドダイス
を用いて伸線を行うことにより、表面キズは観察出来な
くなり、表面平滑性も大幅に向上し、半導体素子用金属
細線として満足なものを得ることができる。
Thus, in the present invention, subsequent to the wire drawing step using the above-mentioned polycrystalline diamond die, wire drawing is performed using the single crystal diamond die. That is, at the stage where the above-mentioned minute surface scratches have occurred, in other words, the state in which the surface scratches exceed the minimum (medium scratch, large scratch).
Before that, by continuously drawing with a single crystal diamond die, surface scratches can no longer be observed, surface smoothness is greatly improved, and satisfactory metal thin wires for semiconductor devices can be obtained. You can

【0021】しかしながら、多結晶ダイヤモンドダイス
で伸線して微小な表面キズを有するもののうち、より長
時間の多結晶ダイヤモンドダイス伸線工程を経て得られ
た金属線材は、複数の単結晶ダイヤモンドダイスを用い
て、単結晶ダイヤモンドダイスによる伸線作業を繰り返
し行うことが好ましい。このように所要数の多結晶ダイ
ヤモンドダイスで連続伸線した後に、引き続き単結晶ダ
イヤモンドダイスで1〜複数回伸線することにより、表
面キズの発生を防止出来、且つ表面平滑性も満足し得る
半導体素子用金属細線を得ることが出来る。
However, among those having fine surface scratches by drawing with a polycrystalline diamond die, the metal wire obtained through a longer drawing step of the polycrystalline diamond die has a plurality of single crystal diamond dies. It is preferable to repeatedly perform wire drawing work using a single crystal diamond die. In this way, after continuous drawing with the required number of polycrystalline diamond dies, by subsequently drawing with a single-crystal diamond die 1 to several times, the occurrence of surface scratches can be prevented, and a semiconductor with satisfactory surface smoothness. A thin metal wire for a device can be obtained.

【0022】前述したように、多結晶ダイヤモンドダイ
スによる連続伸線は、表面キズが微小な段階で終結させ
ることが好ましい。この段階までの多結晶ダイヤモンド
ダイスの寿命は、単結晶ダイヤモンドダイスを用いた場
合の寿命に対して10〜15倍程度と大きいものであ
る。因みに、連続伸線の最終径が50μmの時10倍程
度、100μmの時15倍程度となる。
As described above, continuous wire drawing with a polycrystalline diamond die is preferably terminated at a stage where surface scratches are minute. The life of the polycrystalline diamond die up to this stage is about 10 to 15 times as long as the life of the single crystal diamond die. Incidentally, when the final diameter of continuous wire drawing is 50 μm, it is about 10 times, and when it is 100 μm, it is about 15 times.

【0023】一方、多結晶ダイヤモンドダイスによる連
続伸線を長時問続けると、金属線材の表面キズが微小の
限度を超えて中程度になってくる。これを素材として、
引き続き単結晶ダイヤモンドダイスで伸線を行っても、
表面平滑性に満足なものを得ることが出来なくなってく
る。従って、多結晶ダイヤモンドダイスで伸線した金属
細線の表面キズが微小の限度内にあるとき、それに引き
続き単結晶ダイヤモンドダイスを用いて伸線することに
より、ダイス寿命を大幅に向上させる多結晶ダイヤモン
ドダイスを多用しながら表面平滑性も満足な金属細線を
得ることが出来る。
On the other hand, if continuous wire drawing with a polycrystalline diamond die is continued for a long time, the surface flaw of the metal wire material will exceed the minute limit and become moderate. With this as a material,
Even if you continue wire drawing with a single crystal diamond die,
It becomes impossible to obtain a surface smoothness. Therefore, when the surface flaw of the thin metal wire drawn by the polycrystalline diamond die is within the microscopic limit, the wire is drawn subsequently by using the single crystal diamond die to significantly improve the die life of the polycrystalline diamond die. It is possible to obtain a fine metal wire having satisfactory surface smoothness while using a large amount of.

【0024】本発明における複数のダイス配列におい
て、多結晶ダイヤモンドダイスの後に配置する単結晶ダ
イヤモンドダイスは、1個以上で且つ全ダイス数の1/
2以下とすれば、ダイス寿命の長い多結晶ダイヤモンド
ダイスを多用しながら金属細線の表面平滑性も満足な金
属細線が得られて好ましい。
In the plurality of dice arrangements according to the present invention, the number of single crystal diamond dies arranged after the polycrystalline diamond dies is one or more and 1/1 of the total number of dies.
When it is 2 or less, a fine metal wire having a long surface life of the fine metal wire can be obtained while using many polycrystalline diamond dies having a long life, which is preferable.

【0025】本発明に係る伸線方法は、伸線後の金属線
材の直径が1mmから50μmまでの連続伸線に適用す
ることが好ましい。ここで、1回の連続伸線が終了する
たびに金属細線の表面平滑性を満足なものとし、これを
素材として次の連続伸線を同様に行うことにより、最終
的に表面キズがなく且つ表面平滑性が満足な金属細線を
得られるため好ましい。
The wire drawing method according to the present invention is preferably applied to continuous wire drawing in which the diameter of the metal wire rod after wire drawing is from 1 mm to 50 μm. Here, the surface smoothness of the thin metal wire is made to be satisfactory each time one continuous wire drawing is completed, and the subsequent continuous wire drawing is similarly performed by using this as a material, so that finally there is no surface flaw and It is preferable because a fine metal wire having a satisfactory surface smoothness can be obtained.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明の伸線方法による表面キズと表
面平滑性を確認するために行った試験について説明す
る。該試験は、図1に示すストレートタイプのキャプス
タンロールと所定数のダイスを用いて、以下の条件で伸
線を行った。
[Examples] Hereinafter, the tests conducted for confirming surface scratches and surface smoothness by the wire drawing method of the present invention will be described. In this test, a straight type capstan roll shown in FIG. 1 and a predetermined number of dies were used to perform wire drawing under the following conditions.

【0027】(試験A)表面にキズがなく、表面平滑性
良好な直径100μmの金線を素線として、直径60μ
mまで10個のダイスで伸線した。ダイスとして、単結
晶ダイヤモンドダイス又は多結晶ダイヤモンドダイスを
用いた。伸線時間は、単結晶ダイヤモンドダイスを用い
て表面キズが生じない限度時間を求めて基準時問とし、
基準時間の倍数時問で伸線を行った。ダイスの種類及び
伸線時間を表1のようにして、試料NO.1〜8までの8
種類の伸線試験を行った。得られた金線の表面キズの測
定方法として、ルーぺ(倍率15倍)を用いた表面キズ
の有無の観察及び表面平滑性の目視観察を行った。表面
キズの有無の観察は、確認出来ないものを「なし」、何
とか認識出来るものを「微小キズ」、これ以上のキズの
程度を「中キズ」「大キズ」と表示した。表面平滑性の
観察は光線をあてて「最良」「良好」「不良」の3段階
評価を行った。「不良」評価はキズ幅1μm以上、「最
良」評価はその数十分の1程度、「良好」評価は「最
良」評価よりやや悪い程度のものである。表面キズの有
無及び表面平滑性の測定結果を表1に示した。
(Test A) A gold wire having a diameter of 100 μm, which has no surface scratches and has good surface smoothness, is used as an element wire and has a diameter of 60 μm.
Wires were drawn with 10 dies up to m. As the die, a single crystal diamond die or a polycrystalline diamond die was used. The wire-drawing time is determined by using a single-crystal diamond die to find the time limit at which surface scratches do not occur
Drawing was performed at multiple times of the reference time. Table 1 shows the types of dies and wire drawing time, and
Different types of wire drawing tests were performed. As a method for measuring the surface scratches of the obtained gold wire, the presence or absence of surface scratches was observed using a magnifying glass (magnification: 15 times) and the surface smoothness was visually observed. Regarding the observation of the presence or absence of surface scratches, those that could not be confirmed were displayed as “none”, those that could be recognized somehow were displayed as “small scratches”, and the degree of further scratches was displayed as “medium scratches” and “large scratches”. For the observation of the surface smoothness, a light beam was applied to perform a three-level evaluation of "best", "good" and "poor". The "poor" evaluation has a scratch width of 1 μm or more, the "best" evaluation has a value of about 1/10, and the "good" evaluation has a degree slightly worse than the "best" evaluation. Table 1 shows the presence or absence of surface scratches and the measurement results of surface smoothness.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】(試験B)試験Aにおいて、表面キズがな
く且つ表面平滑性として最良が得られなかった試料NO.
3〜8の試験で得られた直径60μmの金線を素線とし
て、直径57μmまで単結晶ダイヤモンドダイス1個を
用いて伸線した。該単結晶ダイヤモンドダイスは、使用
実績が基準時間以内の使用量であるものを用いた。用い
た素線を表2のようにして試料NO.9〜14までの6種
類の伸線試験を行った。試験Aと同様にして、得られた
金線の表面キズの有無、表面平滑性を測定した結果を表
2に示した。
(Test B) In Test A, there was no surface scratch and the best surface smoothness was obtained.
Using a gold wire having a diameter of 60 μm obtained in the tests of 3 to 8 as an element wire, wire drawing was performed to a diameter of 57 μm using one single crystal diamond die. As the single crystal diamond die, the one whose usage record is within the reference time is used. The wire used was subjected to six types of wire drawing tests for sample Nos. 9 to 14 as shown in Table 2. In the same manner as in Test A, Table 2 shows the results of measuring the presence or absence of surface scratches and the surface smoothness of the obtained gold wire.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】(試験C)試験Bにおいて、表面キズがな
く且つ表面平滑性として最良が得られなかった試料NO.
9、13、14の試験で得られた直径57μmの金線を
素線として、直径55μmまで単結晶ダイヤモンドダイ
ス1個を用いて伸線した。該単結晶ダイヤモンドダイス
は、使用実績が基準時間以内の使用量であるものを用い
た。用いた素線を表3のようにして試料NO.15〜17
の3種類の伸線試験を行った。試験Aと同様にして、得
られた金線の表面キズの有無、表面平滑性を測定した結
果を表3に示した。
(Test C) In Test B, there was no surface scratch and the best surface smoothness was obtained.
The gold wire having a diameter of 57 μm obtained in the tests of 9, 13, and 14 was used as an element wire, and drawn to a diameter of 55 μm using one single crystal diamond die. As the single crystal diamond die, the one whose usage record is within the reference time is used. The used wires are as shown in Table 3 and sample Nos. 15 to 17
3 types of wire drawing tests were performed. In the same manner as in Test A, Table 3 shows the results of measuring the presence or absence of surface flaws and the surface smoothness of the obtained gold wire.

【0032】[0032]

【表3】 [Table 3]

【0033】以上の試験結果によれば、素線として表面
にキズがなく、表面平滑性に優れた直径100μmの半
導体素子用金線を用いて伸線した結果は次の通りであ
る。
According to the above-mentioned test results, the following is the result of wire drawing using a gold wire for a semiconductor element having a diameter of 100 μm, which has no surface scratch and has excellent surface smoothness as an element wire.

【0034】複数の多結晶ダイヤモンドダイスを用いて
直径60μmまで連続伸線を行い、且つ伸線時間が基準
時間の10倍以内では、得られた金線の表面キズが微小
以内に収まっているものの、表面平滑性が不良であるこ
とが表1の試料NO.4〜7から判る。次いで、該試料NO.
4〜7の試料を単結晶ダイヤモンドダイスを用いて57
μmまで伸線を行ったところ、素線試料NO.4〜6のも
のは表面キズがルーペで観察出来ず、表面平滑性が最良
の表面性を得られる事が、表2の試料NO.10〜12か
ら判る。素線試料NO.7のものは、表面平滑性が若干劣
るものである事が、表2の試料NO.13から判る。次い
で、該試料NO.13の試料を素線として、単結晶ダイヤ
モンドダイスを用いて55μmまで伸線を行ったとこ
ろ、表面キズがルーペで観察出来ず、表面平滑性が最良
の表面性を得られる事が、表3の試料NO.16から判
る。以上の結果から、ダイス配列において所要数の多結
晶ダイヤモンドダイスの後に単多結晶ダイヤモンドダイ
スを配置することにより、多結晶ダイヤモンドダイスと
いう長寿命ダイスを多用しながら最良の表面性を持つ金
属細線を得ることが出来ることが確認できた。
When a plurality of polycrystalline diamond dies were used for continuous wire drawing up to a diameter of 60 μm and the wire drawing time was within 10 times the reference time, the surface scratches of the obtained gold wire were within a minute range. It can be seen from Sample Nos. 4 to 7 in Table 1 that the surface smoothness is poor. Then, the sample No.
57 samples of 4-7 using a single crystal diamond die
When wire drawing was performed up to μm, the surface scratches of the wire sample Nos. 4 to 6 could not be observed with a loupe, and the surface smoothness had the best surface property. From ~ 12. It can be seen from Sample No. 13 in Table 2 that the wire sample No. 7 has a slightly inferior surface smoothness. Next, when the sample No. 13 was used as an element wire and was drawn to 55 μm using a single crystal diamond die, surface scratches could not be observed with a loupe, and the surface smoothness with the best surface smoothness was obtained. This can be understood from sample No. 16 in Table 3. From the above results, by arranging the single polycrystalline diamond die after the required number of polycrystalline diamond dies in the die arrangement, a metal thin wire having the best surface property is obtained while using a long life die called polycrystalline diamond die. It was confirmed that it was possible.

【0035】複数の単結晶ダイヤモンドダイスを用いて
直径60μmまで連続伸線を行い、伸線時間が基準時間
以内では表面キズがルーペで観察出来ず、表面平滑性が
最良の表面性を得られる事が、表1の試料NO.1、2か
ら判る。但し、この方法ではダイスの寿命向上の効果が
得られない。
Continuous drawing is performed using a plurality of single crystal diamond dies up to a diameter of 60 μm, and surface scratches cannot be observed with a magnifying glass within the reference time and the surface smoothness is the best. Can be seen from sample Nos. 1 and 2 in Table 1. However, this method cannot obtain the effect of improving the life of the die.

【0036】複数の単結晶又は多結晶ダイヤモンドダイ
スを用いて直径60μmまで連続伸線を行い、伸線時間
がその寿命を超えた場合は、表面キズがルーペで観察し
て中キズ又は大キズであることが、表1の試料NO.3、
8から判る。次いで、該試料NO.3、8の試料を、単結
晶ダイヤモンドダイスを用いて直径57μmまで伸線を
行ったところ、素線試料NO.3、8のものは表面キズが
変化なく悪いものである事が、表2の試料NO.9、14
から判る。次いで、該試料NO.9、14の試料を素線と
して、単結晶ダイヤモンドダイスを用いて55μmまで
伸線を行ったところ、依然表面キズが変化なく悪いもの
である事が、表3の試料NO.15、17から判る。この
ことから、多結晶ダイヤモンドダイスでの伸線時間は多
結晶ダイヤモンドダイスの寿命時間内に納めることが必
要であることが判る。
When a plurality of single crystal or polycrystal diamond dies are used for continuous wire drawing up to a diameter of 60 μm and the wire drawing time exceeds its life, surface scratches are observed with a magnifying glass and have medium or large scratches. There is sample No. 3 in Table 1,
I understand from 8. Then, the sample Nos. 3 and 8 were drawn to a diameter of 57 μm using a single crystal diamond die, and the wire sample Nos. 3 and 8 had bad surface scratches and were bad. That is, sample No. 9 and 14 in Table 2
I understand from Then, when the sample Nos. 9 and 14 were used as an element wire and drawn to a thickness of 55 μm using a single crystal diamond die, the surface scratches remained unchanged and were bad. It can be understood from .15 and 17. From this, it is understood that the drawing time in the polycrystalline diamond die needs to be set within the life time of the polycrystalline diamond die.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、多結晶ダ
イヤモンドダイスを多用した伸線工程において、金属細
線の表面キズの程度を微小の範囲に維持出来る伸線時間
が長くなり、該伸線工程に引き続き単結晶ダイヤモンド
ダイスを用いて伸線することにより、表面キズがなく且
つ表面平滑性が満足な金属細線を得ることが出来、しか
も多結晶ダイヤモンドダイスを多用したダイス配列とす
ることで、金属細線の表面平滑性を維持しながらダイス
寿命が向上することができる。従って、例えば半導体素
子の接続用やバンプ形成用の金属細線を製造する際の伸
線方法として、極めて有用である。
As described above, according to the present invention, in the wire drawing step in which the polycrystalline diamond die is frequently used, the wire drawing time for maintaining the degree of the surface scratch of the fine metal wire in a minute range becomes longer, By drawing using a single crystal diamond die following the process, it is possible to obtain a fine metal wire with no surface scratches and satisfactory surface smoothness, and by using a die array that uses a large number of polycrystalline diamond dies, The die life can be improved while maintaining the surface smoothness of the thin metal wire. Therefore, for example, it is extremely useful as a wire drawing method when manufacturing a metal thin wire for connecting a semiconductor element or forming a bump.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る伸線方法の実施形態の一例を示す
簡略図。
FIG. 1 is a simplified diagram showing an example of an embodiment of a wire drawing method according to the present invention.

【図2】本発明に係る伸線方法の実施形態の他例を示す
簡略図。
FIG. 2 is a simplified view showing another example of the embodiment of the wire drawing method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:金属線材(伸線前の線材) 1’:金属細線(伸線後の線材) 2a〜2h:ダイス 3,3’、4,4’:キャプスタン 1: Metal wire rod (wire rod before wire drawing) 1 ': fine metal wire (wire material after wire drawing) 2a-2h: Dice 3,3 ', 4,4': Capstan

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のダイスを配列すると共に、線材が
それらのダイスを順次通過するよう線材を引き抜くキャ
プスタンを適所に配置して所望径の金属細線を得る半導
体素子用金属細線の伸線方法において、多結晶ダイヤモ
ンドダイスによる伸線を行った後に単結晶ダイヤモンド
ダイスによる伸線がなされるよう、所要数の多結晶ダイ
ヤモンドダイスの後に単結晶ダイヤモンドダイスを配置
したことを特徴とする半導体素子用金属細線の伸線方
法。
1. A method for drawing a thin metal wire for a semiconductor device, in which a plurality of dies are arranged and a capstan for pulling out the wire is arranged at a proper position so that the wire sequentially passes through the dies to obtain a thin metal wire having a desired diameter. In, in order to be drawn by a single crystal diamond die after drawing by a polycrystalline diamond die, a metal for a semiconductor device characterized by arranging a single crystal diamond die after a required number of polycrystalline diamond dies How to draw a thin wire.
【請求項2】 上記単結晶ダイヤモンドダイスを一又は
複数有し、且つ該単結晶ダイヤモンドダイスの数が全ダ
イス数量の1/2以下であることを特徴とする請求項1
記載の半導体素子用金属細線の伸線方法。
2. A single crystal diamond die or a plurality of the single crystal diamond dies, and the number of the single crystal diamond dies is ½ or less of the total number of dies.
A method for drawing a thin metal wire for a semiconductor device as described above.
【請求項3】 多結晶ダイヤモンドダイスによる伸線工
程を、伸線される線材の表面に生じるキズが微小な段階
で終結するようにしたことを特徴とする請求項1または
2記載の半導体素子用金属細線の伸線方法。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the wire drawing step with the polycrystalline diamond die is terminated at a minute stage where a scratch generated on the surface of the wire to be drawn is minute. Method for drawing fine metal wire.
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