JP2010167490A - 合金ワイヤの製造方法およびその製品 - Google Patents

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Abstract

【課題】純金からなるボンディングワイヤと同一の機能を有する上、コストを大幅に低減できる合金ワイヤを提供する。
【解決手段】主材料である純銀を準備するステップ１００と、主材料を真空溶解炉中に入れ、真空溶解炉中に副材料である純パラジウムを純銀と異なる比率で配合した後、混合溶解して銀パラジウム合金溶融金属を製造するステップ１０２と、銀パラジウム合金溶融金属を連続鋳造し、銀パラジウム合金線材に伸線するステップ１０４と、銀パラジウム合金線材を所定の直径の銀パラジウム合金ボンディングワイヤに伸線するステップ１０６と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボンディングワイヤに関し、特に、半導体素子を封止する工程に使用される合金ワイヤの製造方法およびその製品に関する。
半導体素子を封止する工程においては、通常、ボンディングワイヤがチップと回路基板とに接続される。ボンディングワイヤは、チップと回路基板とに接続されることにより、チップと回路基板との間の信号および電流の伝送経路となる。
一般に、ボンディングワイヤの耐荷重強度、延性、可撓性、融点、導電性、硬度、ＩＣチップを半田接続する能力などの主な特性は、ボンディングワイヤの材料と関連性がある。また、上述の特性は、半導体素子の寿命および安定性に影響を及ぼす。また、チップおよび回路基板に応じ、使用されるボンディングワイヤの規格は異なる。
従来のボンディングワイヤは、純金からなる。純金からなるボンディングワイヤは、優れた延性、導電性などの物理的性質を有する。しかし、純金からなるボンディングワイヤは、コストが高いため、半導体素子全体のコストが高くなってしまう。
上述の問題に鑑み、本発明が主に解決しようとする課題は、純金からなるボンディングワイヤと同一の機能を有する上、材料コストを大幅に低減できるボンディングワイヤを開発し、ユーザの選択肢を増やすことである。
特願平９−５２４７０号公報
本発明の目的は、銀とパラジウムとを配合して製造することにより、純金からなるボンディングワイヤと同一の機能を有する上、コストを低減できる合金ワイヤを提供することにある。
上述の課題を解決するために、本発明は、以下の合金ワイヤの製造方法を提供するものである。
（１）主材料である銀を準備するステップａと、
前記主材料を真空溶解炉中に入れ、前記真空溶解炉中に副材料であるパラジウムを入れ、混合溶解して銀パラジウム合金溶融金属を製造するステップｂと、
前記銀パラジウム合金溶融金属を連続鋳造し、銀パラジウム合金線材に伸線するステップｃと、
前記銀パラジウム合金線材を所定の直径の銀パラジウム合金ボンディングワイヤに伸線するステップｄと、を含むことを特徴とする合金ワイヤの製造方法。
（２）前記ステップａにおける銀の重量％は、９０．００重量％〜９９．９９重量％であることを特徴とする（１）記載の合金ワイヤの製造方法。
（３）前記ステップｂにおけるパラジウムの重量％は、０．０１重量％〜１０．００重量％であることを特徴とする（２）記載の合金ワイヤの製造方法。
（４）前記ステップｂの銀パラジウム合金溶融金属は、連続鋳造され、直径４ｍｍ〜８mmの銀パラジウム合金線材に伸線された後、巻取装置により、巻き取られ、成分分析が行われることを特徴とする（１）記載の合金ワイヤの製造方法。
（５）前記ステップｄは、直径が４ｍｍ〜８ｍｍであった銀パラジウム合金線材を第１の粗伸線機により、直径３ｍｍまたは３ｍｍ以下に伸線し、次に、第２の粗伸線機により、直径１．００ｍｍまたは１．００ｍｍ以下に伸線し、次に、第１の細伸線機により、０．１８ｍｍまたは０．１８ｍｍ以下に伸線し、その後、前記直径０．１８ｍｍまたは０．１８ｍｍ以下の銀パラジウム合金線材を順番に、第２の細伸線機による伸線と、極細伸線機による伸線と、超極細伸線機による伸線と、により、直径が０．０５０ｍｍから０．０１０ｍｍの範囲の銀パラジウム合金ボンディングワイヤに伸線するステップを含むことを特徴とする（４）記載の合金ワイヤの製造方法。
（６）前記ステップｄを行った後、前記銀パラジウム合金ボンディングワイヤの表面を洗浄し、熱乾燥処理および焼きなまし処理を行うステップをさらに含むことを特徴とする（５）記載の合金ワイヤの製造方法。
また、本発明では、上述の方法によって製造される合金ワイヤを提供する。合金ワイヤは、組成成分として、主に、９０．００重量％〜９９．９９重量％の銀と、０．０１重量％〜１０．００重量％のパラジウムと、を含む。
本発明による合金ワイヤは、銀とパラジウムとが配合されて製造されることにより、純金からなるボンディングワイヤと同一の機能を有する上、コストを大幅に低減できた。
本発明の一実施形態による合金ワイヤの製造方法を示す流れ図である。 図１の細部を示す流れ図である。
本発明の目的、特徴および効果を示す実施形態を図面に沿って詳細に説明する。
図１および図２を参照する。図１は、本発明の一実施形態による合金ワイヤの製造方法を示す流れ図である。図２は、図１の細部を示す流れ図である。図１および図２に示すように、本発明の一実施形態による合金ワイヤの製造方法は、先ず、ステップ１００を行う。ステップ１００において、主材料である銀を準備する。
次に、ステップ１０２を行う。ステップ１０２において、主材料である銀を真空溶解炉に入れ（ステップ１０２ａ）、真空溶解炉中に副材料であるパラジウム（Ｐｄ）を加え、混合溶解し（ステップ１０２ｂ）、銀パラジウム合金溶融金属を製造する（ステップ１０２ｃ）。銀パラジウム合金溶融金属は、組成成分として、９０．００重量％〜９９．９９重量％の銀と、０．０１重量％〜１０．００重量％のパラジウムと、を含む。
その後、銀パラジウム合金溶融金属を連続鋳造し、直径が４mm〜８ｍｍである銀パラジウム合金線材に伸線する（ステップ１０２ｄ）。次に、巻取装置により、銀パラジウム合金線材を巻き取る（ステップ１０２ｅ）。また、銀パラジウム合金線材の成分分析を行い（ステップ１０２ｆ）、成分比率が許容範囲内であるか否かを判断する。
次に、ステップ１０４を行う。ステップ１０４において、鋳造が完了した銀パラジウム合金線材を伸線する。直径が４mm〜８ｍｍであった銀パラジウム合金線材を第１の粗伸線機により、直径３ｍｍまたは３ｍｍ以下に伸線する（ステップ１０４ａ）。次に、第２の粗伸線機により、直径１．００ｍｍまたは１．００ｍｍ以下に伸線する（ステップ１０４ｂ）。次に、第１の細伸線機により、０．５０ｍｍまたは０．５０ｍｍ以下に伸線する（ステップ１０４ｃ）。その後、０．５０ｍｍまたは０．５０ｍｍ以下の銀パラジウム合金線材を順番に、第２の細伸線機による伸線（ステップ１０４ｄ）と、極細伸線機による伸線（ステップ１０４ｅ）と、超極細伸線機による伸線（ステップ１０４ｆ）と、により、直径が０．０５０８ｍｍ（２．００ｍｉｌ）から０．０１０ｍｍ（０．４０ｍｉｌ）の範囲の銀パラジウム合金ボンディングワイヤに伸線する。
次に、ステップ１０６を行う。ステップ１０６において、銀パラジウム合金ボンディングワイヤの表面を洗浄する。
次に、ステップ１０８を行う。ステップ１０８において、伸線が完了した銀パラジウム合金ボンディングワイヤの熱乾燥処理および焼きなまし処理を行うことにより、銀パラジウム合金ボンディングワイヤの破断荷重（Ｂｒｅａｋｉｎｇ Ｌｏａｄ）、破断伸び（Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）などの物理的性質を所定の範囲内にする。
上述の本発明の一実施形態による合金ワイヤは、ＩＣ、ＬＥＤおよびＳＡＷを封止する工程におけるボンディングワイヤとして使用することができる。
以下に複数の実施例を示し、本発明の詳細な説明を行う。
（実施例１）
主材料である銀を真空溶解炉に入れて溶解し、真空溶解炉中に副材料であるパラジウムを加えることにより、銀パラジウム合金溶融金属を製造した。銀パラジウム合金溶融金属は、組成成分として、９９．４５重量％の銀と、０．５５重量％のパラジウムと、を含んだ。
銀パラジウム合金溶融金属を連続鋳造し、直径４mmの銀パラジウム合金線材に伸線した。巻取装置により、銀パラジウム合金線材を巻き取り、銀パラジウム合金線材の成分分析を行った。
鋳造が完了した銀パラジウム合金線材を伸線した。直径が４ｍｍであった銀パラジウム合金線材を第１の粗伸線機により、直径３ｍｍに伸線した。次に、第２の粗伸線機により、直径１．０ｍｍに伸線した。次に、第１の細伸線機により、０．１８ｍｍに伸線した。その後、直径０．１８ｍｍの銀パラジウム合金線材を順番に、第２の細伸線機による伸線と、極細伸線機による伸線と、超極細伸線機による伸線と、により、直径が０．０５０ｍｍから０．０１０ｍｍの範囲の銀パラジウム合金ボンディングワイヤに伸線した。
最後に、伸線が完了した銀パラジウム合金ボンディングワイヤの表面を洗浄し、熱乾燥処理および焼きなまし処理を行った。
（第２実施例）
主材料である銀を真空溶解炉に入れて溶解し、真空溶解炉中に副材料であるパラジウムを加えることにより、銀パラジウム合金溶融金属を製造した。銀パラジウム合金溶融金属は、組成成分として、９５．００重量％の銀と、５．００重量％のパラジウムと、を含んだ。
銀パラジウム合金溶融金属を連続鋳造し、直径６mmの銀パラジウム合金線材に伸線した。巻取装置により、銀パラジウム合金線材を巻き取り、銀パラジウム合金線材の成分分析を行った。
鋳造が完了した銀パラジウム合金線材を伸線した。直径が６ｍｍであった銀パラジウム合金線材を第１の粗伸線機により、直径３ｍｍに伸線した。次に、第２の粗伸線機により、直径１．０ｍｍに伸線した。次に、第１の細伸線機により、０．１８ｍｍに伸線した。その後、直径０．１８ｍｍの銀パラジウム合金線材を順番に、第２の細伸線機による伸線と、極細伸線機による伸線と、超極細伸線機による伸線と、により、直径が０．０５０ｍｍから０．０１０ｍｍの範囲の銀パラジウム合金ボンディングワイヤに伸線した。
最後に、伸線が完了した銀パラジウム合金ボンディングワイヤの表面を洗浄し、熱乾燥処理および焼きなまし処理を行った。
（第３実施例）
主材料である銀を真空溶解炉に入れて溶解し、真空溶解炉中に副材料であるパラジウムを加えることにより、銀パラジウム合金溶融金属を製造した。銀パラジウム合金溶融金属は、組成成分として、９０．００重量％の銀と、１０．００重量％のパラジウムと、を含んだ。
銀パラジウム合金溶融金属を連続鋳造し、直径８mmの銀パラジウム合金線材に伸線した。巻取装置により、銀パラジウム合金線材を巻き取り、銀パラジウム合金線材の成分分析を行った。
鋳造が完了した銀パラジウム合金線材を伸線した。直径が８ｍｍであった銀パラジウム合金線材を第１の粗伸線機により、直径２ｍｍに伸線した。次に、第２の粗伸線機により、直径１．０ｍｍに伸線した。次に、第１の細伸線機により、０．１８ｍｍに伸線した。その後、直径０．１８ｍｍの銀パラジウム合金線材を順番に、第２の細伸線機による伸線と、極細伸線機による伸線と、超極細伸線機による伸線と、により、直径が０．０５０ｍｍから０．０１０ｍｍの範囲の銀パラジウム合金ボンディングワイヤに伸線した。
最後に、伸線が完了した銀パラジウム合金ボンディングワイヤの表面を洗浄し、熱乾燥処理および焼きなまし処理を行った。
上述のように、本発明の合金ワイヤは、銀とパラジウムとを配合して製造された銀パラジウム合金ボンディングワイヤであり、純金からなるボンディングワイヤと同一の機能を有する上、コストを大幅に低減できた。
上述の詳細な説明は、本発明の実施形態および実施例を示すものであり、本発明の実施範囲を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲に基づく変更および修飾は、全て本発明の特許請求の範囲に含まれる。

Claims (7)

  1. 主材料である銀を準備するステップａと、
    前記主材料を真空溶解炉中に入れ、前記真空溶解炉中に副材料であるパラジウムを入れ、混合溶解して銀パラジウム合金溶融金属を製造するステップｂと、
    前記銀パラジウム合金溶融金属を連続鋳造し、銀パラジウム合金線材に伸線するステップｃと、
    前記銀パラジウム合金線材を所定の直径の銀パラジウム合金ボンディングワイヤに伸線するステップｄと、を含むことを特徴とする合金ワイヤの製造方法。
  2. 前記ステップａにおける銀の重量％は、９０．００重量％〜９９．９９重量％であることを特徴とする請求項１記載の合金ワイヤの製造方法。
  3. 前記ステップｂにおけるパラジウムの重量％は、０．０１重量％〜１０．００重量％であることを特徴とする請求項２記載の合金ワイヤの製造方法。
  4. 前記ステップｂの銀パラジウム合金溶融金属は、連続鋳造され、直径４ｍｍ〜８mmの銀パラジウム合金線材に伸線された後、巻取装置により、巻き取られ、成分分析が行われることを特徴とする請求項１記載の合金ワイヤの製造方法。
  5. 前記ステップｄは、直径が４ｍｍ〜８ｍｍであった銀パラジウム合金線材を第１の粗伸線機により、直径３ｍｍまたは３ｍｍ以下に伸線し、次に、第２の粗伸線機により、直径１．００ｍｍまたは１．００ｍｍ以下に伸線し、次に、第１の細伸線機により、０．１８ｍｍまたは０．１８ｍｍ以下に伸線し、その後、前記直径０．１８ｍｍまたは０．１８ｍｍ以下の銀パラジウム合金線材を順番に、第２の細伸線機による伸線と、極細伸線機による伸線と、超極細伸線機による伸線と、により、直径が０．０５０ｍｍから０．０１０ｍｍの範囲の銀パラジウム合金ボンディングワイヤに伸線するステップを含むことを特徴とする請求項４記載の合金ワイヤの製造方法。
  6. 前記ステップｄを行った後、前記銀パラジウム合金ボンディングワイヤの表面を洗浄し、熱乾燥処理および焼きなまし処理を行うステップをさらに含むことを特徴とする請求項５記載の合金ワイヤの製造方法。
  7. 組成成分として、９０．００重量％〜９９．９９重量％の銀と、０．０１重量％〜１０．００％のパラジウムと、を含むことを特徴とする合金ワイヤ。
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