JP2003225705A - 軟質銅材の加工方法 - Google Patents

軟質銅材の加工方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定の断面積以下の軟質銅材であって、潤滑
液の付着・浸透に起因する硬度の上昇を抑制した軟質銅
材の加工方法を提供する。 【解決手段】 ９９．９８重量％以上の銅を素材とし、
断面積を０．０１ｍｍ2 以下になるように展延加工さ
れ、焼鈍調質後の銅材中に存在する酸素、炭素、窒素、
硫黄のガス成分合計量が０．００５重量％以下とする軟
質銅材の加工法において、上記展延工程で使用する潤滑
液として、油分と界面活性剤の合計量で０．０２重量％
以下の水溶液を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、軟質銅材の加工方
法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子（チッ
プ）の電極と外部リードとを接続するため、線径０．０
２〜０．１ｍｍφのボンディング線が用いられ、ボンデ
ィング線には、良好な導電性とチップや外部リードとの
接合性および使用雰囲気中での耐環境性が要求され、そ
の要求を十分満たすものとして主として金ボンディング
線が用いられてきた。 【０００３】一方、コスト低減を目的として金ボンディ
ング線に替えてアルミニウムまたは銅を素材とするボン
ディング線の検討も重ねられたが、銅ボンディング線の
イニシャルボール（ボンディング線をトーチで加熱溶解
したときに形成されるボール）のビッカース硬度（Ｈ
ｖ）は、金ボンディング線では約４０（Ｈｖ）であるの
に対し、銅ボンディング線では約５５〜６５（Ｈｖ）も
あり、ボンディングの際チップやリード端子を損傷する
ため実用化に難点があった。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、金ボン
ディング線に替わる安価な銅ボンディング線を得ようと
して種々検討を進めている過程で、軟質銅線に含まれる
ガス成分量を測定したところ線径の太い軟質銅線ではガ
ス成分量が少ないのに対し、加工して細くなると著しく
多くなっている知見を得た。 【０００５】また、軟質銅線のビッカース硬度（Ｈｖ）
を線径ごとに測定したところ上記ガス成分量と相関があ
ることも判明した。 【０００６】以上のことから上記現象が潤滑液に起因す
るものと推定し、従来から使用している油分と飽和・不
飽和脂肪酸またはその金属塩などの界面活性剤を含む潤
滑液を使用して伸線した銅ボンディング線と、油分と界
面活性剤の合計量で０．０２重量％以下の水溶液を潤滑
液とて伸線した銅ボンディング線とを試作し、ガス成分
の測定とビッカース硬度（Ｈｖ）の測定をしたところ、
油分と界面活性剤の合計量で０．０２重量％以下の水溶
液を潤滑液としたものは従来の方法で伸線したものに比
べガス成分量が少なく、ビッカース硬度も小さく上記推
定が正しいことが分かった。 【０００７】このことは、銅ボンディング線の加工に限
らず他の軟質銅材（例えば異形線や箔）の展延加工にも
言えることと考えられる。 【０００８】この発明は、上記知見をもとに特定の断面
積以下の軟質銅材であって、潤滑液に起因する硬度の上
昇を抑制した軟質銅材の加工方法を提供することを課題
とする。 【０００９】 【問題点を解決するための手段】上記課題を解決するた
めにこの発明は、９９．９８重量％以上の銅を素材と
し、断面積を０．０１ｍｍ2 以下になるように展延加工
され、焼鈍調質後の銅材中に存在する酸素、炭素、窒
素、硫黄のガス成分合計量が０．００５重量％以下とす
る軟質銅材の加工法において、上記展延工程で使用する
潤滑液として、油分と界面活性剤の合計量で０．０２重
量％以下の水溶液を採用してなる構成としたものであ
る。 【００１０】上記の如く構成する本発明の方法で製作さ
れたボンディング線は、それに含まれている上記ガス成
分量が少なくなり、その結果ボンディング線の硬さ、と
りわけ、イニシャルボールの硬度を従来に比べ大幅に下
げることとなる。また、異形線や箔の硬度が下がり各種
の加工が容易になる。 【００１１】 【実施例】次に本発明に係る軟質銅線の製造について説
明する。下記工程（本発明の方法）で軟質銅線を試作し
た。 記 素材：９９．９９９９重量％以上に電解精製された
電着材を溶解鋳造。 圧延：溶解鋳造したインゴットを８ｍｍφの荒引き
線にし、さらにドライで３ｍｍφに圧延。 第１回伸線：次に単頭伸線機で油分と界面活性剤の
合計量が０．０２重量％以下の潤滑液を供給しながらダ
イスを１６回通して１ｍｍφまで伸線。 第２回伸線：上記１ｍｍφの銅線を上記潤滑液を供
給しながら１０枚のダイスを装備した連続伸線機に２回
（合計２０枚のダイスに通す）通して０．２５ｍｍφま
で伸線。 第３回伸線：上記０．２５ｍｍφの銅線を上記潤滑
液を供給しながら１０枚のダイスを装備した連続伸線機
に３回（合計３０枚のダイスに通す）通して０．１５８
ｍｍφ、０．０９４ｍｍφ、０．０５０ｍｍφの銅線を
得る。 焼鈍：５％Ｈ2 ・９５％Ｎ2 ガス雰囲気中で４５０
℃×４０ｍ／分で走行焼鈍調質。 【００１２】 【比較例】次に下記工程（比較例の方法）で軟質銅線を
試作した。 記 素材：９９．９９９９重量％以上に電解精製された
電着材を溶解鋳造。 圧延：溶解鋳造したインゴットを８ｍｍφの荒引き
線にし、さらにドライで３ｍｍφに圧延。 第１回伸線：次に単頭伸線機で油分と界面活性剤の
合計量が０．１重量％以上の潤滑液を供給しながらダイ
スを１６回通して１ｍｍφまで伸線。 第２回伸線：上記１ｍｍφの銅線を油分と界面活性
剤の合計量が０．１重量％以上の潤滑液を供給しながら
１０枚のダイスを装備した連続伸線機に２回（合計２０
枚のダイスに通す）通して０．２５ｍｍφまで伸線。 第３回伸線：上記０．２５ｍｍφの銅線を上記の
潤滑液を供給しながら１０枚のダイスを装備した連続伸
線機に３回（合計３０枚のダイスに通す）通して０．１
５８ｍｍφ、０．０９４ｍｍφ、０．０５０ｍｍφの銅
線を得る。 焼鈍：５％Ｈ2 ・９５％Ｎ2 ガス雰囲気中で４５０
℃×４０ｍ／分で走行焼鈍調質。 【００１３】上記実施例と比較例の製造方法で製造され
た軟質銅線の内、０．０５０ｍｍの軟質銅線からサンプ
ルを採取しボンディングマシーンにより５％Ｈ2 ・９５
％Ｎ 2 ガス雰囲気中で先端をトーチにより溶解させて直
径約０．１３ｍｍのボールを形成し、軟質銅線のガス成
分および軟質銅線とボールの硬度を測定した。 【００１４】各線径の軟質銅線の硬度測定は、伸線後の
銅線をアセトン、５％塩酸、希アンモニア水、純水、エ
タノールの各液で超音波洗浄し、乾燥させた後、高清浄
熱処理炉真空中７００℃で焼鈍し、この軟質銅線を樹脂
に埋めこみ研磨した後前記銅線に１０ｇのダイヤモンド
圧子（対面角１３６°の正四角錐圧子）で測定した。な
お、上記ボールの硬度測定も同様の手順で行った。 【００１５】次に各線径の軟質銅線に含まれるガス成分
量の測定について説明する。 【００１６】各線径の軟質銅線を、アセトン、５％塩
酸、希アンモニア水、純水、エタノールの各液で超音波
洗浄し、乾燥させた炭素は燃焼−赤外線吸収法（ＪＩＳ
−Ｇ１２１１）、硫黄は燃焼−赤外線吸収法（ＪＩＳ−
Ｇ１２１５）、窒素は不活性ガス融解−熱伝導度法（Ｊ
ＩＳ−Ｇ１２２８）、酸素は不活性ガス融解−熱伝導度
法（ＪＩＳ−Ｚ２６１３）で測定した。 【００１７】上記測定結果を纏めたものが図１および図
３で、図１は各線径ごとのビッカース硬度（Ｈｖ）を示
し、図３は各線径ごとのガス成分量を示し、図１をグラ
フにしたものが図２で、図３をグラフにしたものが図４
である。 【００１８】図１と図２を見ると、１ｍｍφ、０．１５
８ｍｍφでは実施例と比較例とでビッカース硬度（Ｈ
ｖ）に差は見られないが、０．０９４ｍｍφ、０．０５
０ｍｍφとボールでは大きな差が出ている。 【００１９】そこで、図３と図４を見ると線径の太いと
ころでは実施例と比較例とでガス成分量に大差は見られ
ないが、線径の細いところ（０．０９４ｍｍφ、０．０
５０ｍｍφ）ではガス成分量に大きな差が見られた。 【００２０】これは、伸線中に潤滑液中の成分が、銅線
に付着または浸透しているものと考えられ、線径の太い
ときはその影響が表れないが、線径が細く（断面積が小
さく）なると断面積比で大きく影響し図１と図２の結果
となったものと見ることができる。 【００２１】なお、上記実施例、比較例では素材として
９９．９９９重量％以上に電解精製された電着材を採用
したが、純度が９９．９８重量％以上の銅で同様の試作
を行い、比較試験を行ったところ同様の傾向があること
を確認した。 【００２２】また、上記実施例では丸線を試作し比較し
たが、角線など異形線、あるいは丸線を展延して箔とし
たものでも同様の傾向があり、異形線や箔でも本発明の
方法で製造されたものは硬度の低い（軟質の）ものが得
られる。 【００２３】 【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、特定の断面積以下の軟質銅材を得るための展延工程
において、展延工程で使用される潤滑液の付着または浸
透が低く抑えられて軟質銅材中のガス成分量が少なくな
り、潤滑液の付着または浸透に起因する硬度の上昇が抑
制されて硬度の低い（軟質の）軟質銅材がえられる。 【００２４】特に銅ボンディング線では、ボンディング
時に形成されるボールの硬さが金ボンディング線と同等
になりチップやリード端子の損傷の恐れがない。
【図面の簡単な説明】 【図１】実施例および比較例に係る銅線の各線径ごとの
ビッカース硬度を示す表 【図２】図１のグラフ 【図３】実施例および比較例に係る銅線の各線径ごとの
ガス成分量を示す表 【図４】図３のグラフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 登峠 雅之 東大阪市岩田町２丁目３番１号 タツタ電 線株式会社内 (72)発明者 宮本 真憲 東大阪市岩田町２丁目３番１号 タツタ電 線株式会社内 (72)発明者 森 健次 東大阪市岩田町２丁目３番１号 タツタ電 線株式会社内 Ｆターム(参考） 4E096 EA04 EA13 GA03 JA01 JA13 KA14 5F044 FF06 FF10

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ９９．９８重量％以上の銅を素材とし、
    断面積を０．０１ｍｍ2 以下になるように展延加工さ
    れ、焼鈍調質後の銅材中に存在する酸素、炭素、窒素、
    硫黄のガス成分合計量が０．００５重量％以下とする軟
    質銅材の加工方法において、上記展延工程で使用する潤
    滑液として、油分と界面活性剤の合計量で０．０２重量
    ％以下の水溶液を採用することを特徴とする軟質銅材の
    加工方法。
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