JP2910433B2 - 極細線及び極細線冷却装置 - Google Patents

極細線及び極細線冷却装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子のボンディ
ング用極細線、すなわち半導体素子のチップ電極と外部
リードとを接続するために使用される半導体装置用ボン
ディングワイヤを製造する際に使用される極細線冷却装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、ＩＣチップ（半導体素
子）が組み込まれた半導体装置の組立において、半導体
素子と外部リードとを接続する金属極細線（ボンディン
グワイヤ）としては、金線、アルミニウム線、または一
部には、銅線が用いられている。中でも金線は最も古く
から使用されており、耐食性が優れている点で、金また
は金合金よりなる半導体装置用極細線の使用量は、他に
比べて圧倒的に多い。
【０００３】図４に示すように、従来このような半導体
用極細線１は、糸巻き状のボンディングスプール２の胴
部に一重に巻回された状態で支持され、その端部より巻
ほどかれて前記半導体素子と外部リードとの接続部に供
給される。
【０００４】ところが、このような従来から使用されて
きたボンディンクスプール２等の巻取り器に一層巻する
巻取方法では、前記極細線１の巻取量は一般に１００〜
２００ｍが限度であることから、最近では図３に示すよ
うに前記極細線１をボンディンクスプール２にクロス巻
する多層巻の巻取方法が用いられるようになり、巻取量
も１０００〜２０００ｍへと長尺化してきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そして、従来では、上
記のような金または金合金、銅等からなる極細線は、そ
の焼鈍後、冷却し、上述したような糸巻状のボンディン
グスプールに多層巻されて保管されていた。そして、前
記焼鈍後の極細線の冷却には、フロン等の溶媒が使用さ
れていた。これらフロンは、蒸気圧が高く、焼鈍後の細
線の潜熱を効率良く吸収するためである。しかしなが
ら、上記焼鈍後の極細線を冷却するための溶媒として使
用していたフロンは、地球におけるオゾン層の破壊係数
が高いために、１９９５年にて全廃となることが確定し
ており、これに代わる物質の開発が進められている。
【０００６】そこで、例えば、フロン以外の物質を、上
記極細線の冷却に使用した場合、例えば水を使用した場
合を考えると、水は潜熱を吸収する効果が低いだけでな
く、前記極細線と水との間に働く界面張力が高いため
に、水滴が充分に前記極細線に接触せず、充分な冷却効
果が得られず、温度が高いまま前記ボンディングスプー
ル等に巻取られ、前記極細線間において金属間結合を生
じ易いといった問題を有していた。よって、このような
問題を解決するために、巻き方法の調整等がなされてき
たが、金や合金製の極細線のように、細線表面に酸化被
膜が形成されていない場合には、多層巻された細線の間
に生じた金属間結合は、その巻き方法を調整しただけで
は、問題の回避につながらなかった。
【０００７】よって、本発明は上記事情に鑑みてなされ
たもので、上述した金または金合金、銅等からなる半導
体用極細線を焼鈍後、冷却してこれを巻取り回収する際
に、前記焼鈍された極細線を確実に、かつ効率良く冷却
することにより、巻取られ回収された極細線間に生じる
金属間結合を回避し、使用時には、これにより生じる不
要な張力の発生を防止して巻きほどき性を良好にすると
ともに、こうした不要張力等によって生じるループ異常
または断線等を回避しボンディング時のトラブル等の回
避を図った極細線及び極細線冷却装置を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の極細線
冷却装置は、上記課題を解決するために、巻出し器より
引出された極細線を焼鈍する加熱手段と、前記加熱手段
により焼鈍された極細線を冷却する処理液が満たされた
装置本体と、前記装置本体より送り出された極細線を巻
取る巻取り器と、前記巻出し器より前記加熱手段そして
装置本体内より前記巻取り器に、前記極細線を移動・誘
導するための補助移動手段とからなる極細線冷却装置で
あって、前記装置本体中に満たされる処理液が、パーフ
ロロ３級アミンまたはパーフロロ環状エーテルの少なく
とも１種を含有することを特徴とするものである。
【０００９】請求項２に記載の極細線冷却装置は、上記
課題を解決するために、請求項１に記載の極細線冷却装
置における前記処理液に含有されるパーフロロ３級アミ
ンまたはパーフロロ環状エーテルの少なくとも１種の含
有濃度が、５％以上であることを特徴とするものであ
る。
【００１０】請求項３に記載の極細線は、上記課題を解
決するために、加熱手段により焼鈍された極細線をパー
フロロ３級アミンまたはパーフロロ環状エーテルの少な
くとも１種を含有する処理液中に浸積させることによっ
て冷却処理されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】本発明の発明者らは、前記の課題を解決するた
めに、金または金合金等からなる極細線の表面形状に関
して鋭意研究を重ねた結果、次のような知見を得た。金
または金合金等からなる極細線を焼鈍後、パーフロロ３
級アミンまたはパーフロロ環状エーテルの少なくとも１
種を含有する処理液を用いて、前記極細線を冷却処理し
た場合、前記極細線を確実にかつ短時間で冷却すること
ができる。前記組成からなる処理液は、表面張力が低
く、従って濡れ性が良好なため、前記焼鈍された極細線
の処理液への浸漬時間及び浸漬距離は少なくてすむため
である。
【００１２】よって、上記のように冷却された極細線を
ボンディンクスプール等に巻取り回収した際、前記極細
線は充分に冷却されているので、細線間の金属間結合が
回避されるとともに、さらに、この巻取られた極細線を
使用する際には、前記極細線のほぐれ性が良好であり、
無駄な張力の発生を回避しループ異常や断線を防止しボ
ンディング時のトラブルの発生を回避することができ
る。従って、上記のような極細線冷却装置を用いて半導
体用極細線を製造することにより、半導体用極細線の生
産効率の向上に寄与することができる。
【００１３】また、前記処理液のパーフロロ３級アミン
またはパーフロロ環状エーテルの少なくとも１種からな
る、その含有濃度による極細線の冷却効果は、その極細
線を構成する物質によっても冷却効果を異にするが、一
般に半導体に使用される特定物質からなる極細線の冷却
に対しては、前記組成を５％以上含有した処理液をする
ことにより、焼鈍された極細線を短時間で、かつ確実に
冷却することが可能である。
【００１４】また、上述した極細線の冷却に使用した上
記組成より構成される処理液は、化学的に安定であり、
たいていの物質を溶かさず、かつ比重が高いため分離再
利用し易く、生産効率の向上を図るとともに、生産コス
トの低減に寄与することができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の極細線冷却装置の一例を図１
に示して詳しく説明する。この図１において、符号３は
加熱手段として設けられた熱処理炉である。そして、図
中符号４は前記熱処理炉３によって、焼鈍された極細線
１０を冷却するための処理液５が満たされた装置本体で
ある。前記処理液５の組成は、パーフロロ３級アミンま
たはパーフロロ環状エーテルの少なくとも１種が含有さ
れたものであって、溶媒にはパーフルオロアルコール、
５フッ化プロパノールなどが使用される。そして、この
装置本体４と熱処理炉３の間には、前記熱処理炉３によ
って焼鈍された極細線１０を装置本体４に移動・誘導す
るための第一補助ローラ６（補助移動手段）が設けられ
ている。また、前記極細線１０を熱処理炉３に引き込む
前には、前記極細線１０は巻出し器１２に収納されてい
る。
【００１６】また、前記装置本体４の内部には前記第一
補助ローラ６によって引き込まれた極細線１０をさら
に、前記装置本体４内部にて移動・誘導する第二補助ロ
ーラ７（補助移動手段）が設けられている。
【００１７】そして、前記装置本体４内の処理液５中を
通過することにより冷却された極細線１０を外部に移動
・誘導するために、前記装置本体４外部に第三補助ロー
ラ９（補助移動手段）が設けられている。さらに、この
第三補助ローラ９によって前記装置本体４より引出され
た極細線１０を、収納・保存するために前記第三ローラ
９の先には巻取り器１１が設けられている。
【００１８】そこで、上記のような構成からなる極細線
冷却装置を用いて、例えば半導体用金合金極細線を焼鈍
後に製造する工程について、以下に説明する。まず、予
め巻出し器１２より取り出した細線１０を図１に示すよ
うに装置本体４内に配して、巻取り器１１にセットした
後、上記組成からなる処理液５を満たす。次に、モータ
等を作動させて巻取り器１１を一定速度で矢印の向きに
回転させ、極細線１０を一定速度で送り出す。すると、
極細線１０は熱処理炉３を通過し大気、或いは不活性ガ
ス、還元性ガスのもとで焼鈍される。そして焼鈍された
極細線１０は、第一補助ローラ６によって装置本体４に
送られ、処理液５中で冷却された後、第三補助ローラ９
によって、外部に引出されて巻取り器１１によって回収
される。
【００１９】そこで、上記のように製造された半導体金
合金細線の製造例１について、以下に述べる。 （製造例１）まず、巻出し器１２より引出された線径２
５μmの９９．９９％Ａｕよりなる極細線１０を、４０
０℃に保持した熱処理炉３に５０ｍ／ｍｉｎの速度で挿
通して、焼鈍した後、前記極細線１０は前記熱処理炉３
を通過した時の速度と同様の５０ｍ／ｍｉｎにて回転し
ている第一補助ローラ６により、装置本体４内に導かれ
る。そして装置本体４内に導かれた前記極細線１０は、
装置本体４内に満たされた、パーフルオロアルコールを
溶媒とし１５％のパーフロロ３級アミンを含有する処理
液５により冷却される。
【００２０】また、前記装置本体４内においても前記極
細線１０は、前記第一補助ローラ６と同様の５０ｍ／ｍ
ｉｎの速度で回転する第二補助ローラ７によって移動・
誘導される。そして、前記処理液５により充分に冷却さ
れた極細線１０は、前記第一・二補助ローラ６、７と同
様の速度５０ｍ／ｍｉｎで回転する第三補助ローラ９に
よって、前記装置本体４外部に引出され、さらに前記第
一・二・三補助ローラ６、７、９と同様の速度で回転し
ている巻取り器１１によって回収される。
【００２１】さらに、上記製造例１と同様な装置に、下
表に示した組成、線径からなる極細線、処理液組成を用
いて半導体用極細線を製造して、これらを製造例２、製
造例３、製造例４、製造例５とし、比較例には上記製造
例１と同様の組成、線径の極細線を用い、処理液には純
水を使用し製造された半導体用極細線を用いて、上記製
造例１〜製造例５及び比較例の半導体用極細線につい
て、以下のような巻きほどき性の試験を行なった。
【００２２】この試験条件は、上記のように製造された
製造例１〜製造例５の半導体用極細線をボンディングス
プール等の巻取り器に巻回して、図２に示すように巻き
ほどき試験を行ない、異常の有無を調査した。但し、図
２において符号１０は半導体極細線、符号２はボンディ
ングスプール胴部の断面である。
【００２３】また、これらの製造例及び比較例によって
実際に半導体装置のボンディングを行なった上でボンデ
ィングデストを行ない、ループ異常等の有無を調査し
た。
【００２４】これらの巻ほどき試験及びボンディングテ
ストの結果を表に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】巻きほどき性については、巻きほどきが正
常に行なわれている場合には、半導体極細線は、図２に
実線で示すようにボンディングスプール２の鉛直下向き
の接線に沿って巻きほどかれる。しかし、内側の極細線
１０との結合や接触、摩擦によって巻きほどきに異常が
生じた場合には、図２に破線で示すように前記接線には
沿わずに巻ほどかれ、半導体用極細線１０の供給に支障
を来すことがある。
【００２７】そして、表１より判ることは、製造例１〜
製造例５の半導体極細線のように、その処理における処
理液が少なくともパーフロロ３級アミンまたはパーフロ
ロ環状エーテルを含有するものについては、上述したよ
うな巻きほどき性は正常であって、特に製造例１〜製造
例３の半導体極細線のように、その処理液に含有される
パーフロロ３級アミンまたはパーフロロ環状エーテルの
含有量が５％以上の含有量を有するものにいつては、そ
の巻きほどき性は非常に良好であった。しかし、比較例
の半導体極細線のように、その処理時の前記処理液にパ
ーフロロ３級アミンまたはパーフロロ環状エーテルを含
有しないものを使用した場合においては、明らかにその
巻きほどき性に異常が認められた。また、ボンディング
テストについても、前記巻きほどき性の結果と同様に製
造例１〜製造例５については非常に良好で、特に前記製
造例１〜製造例３においては前記ボンディスグテストに
おいてもその結果は非常に良好であったが、比較例の半
導体極細線においては、ボンディング異常が確認され
た。
【００２８】また、半導体用極細線１０に銅または銅合
金を用いて、前記製造例と同様に半導体用極細線１０を
製造して巻きほどき試験およびボンディングテストを行
なったが、前記製造例と同様の結果を得た。
【００２９】従って、本発明の極細線冷却装置を用いて
製造された半導体用極細線１０は、前記極細線冷却装置
に使用される処理液５に、パーフロロ３級アミンまたは
パーフロロ環状エーテルを少なくとも１種含有するもの
を用いた場合に、巻きほどき性及びボンディングにおけ
るトラブルの発生を抑えることができ、なかでも前記処
理液５にパーフロロ３級アミンまたはパーフロロ環状エ
ーテルを５％以上含有するものについては、特に前記巻
きほどき性及びボンディング性において良好な性質が得
られるということが判る。
【００３０】また、上述した製造例１の半導体用極細線
１０の製造工程における、巻出し器１２または第一・二
・三補助ローラ６、７、９、巻取り器１１等の回転速度
を５０ｍ／ｍｉｎ、５０ｍ／ｍｉｎ、５０ｍ／ｍｉｎ、
１０ｍ／ｍｉｎ、１０ｍ／ｍｉｎと変化させて、つまり
極細線１０が処理液５に浸漬されている時間を８０ｍｓ
ｅｃ、８０ｍｓｅｃ、８０ｍｓｅｃ、４００ｍｓｅｃ、
４００ｍｓｅｃと変化させて、上記製造例１〜５と同様
の組成及び線径の極細線１０及び処理液組成を用いて、
また前記比較例と同様の組成及び線径の極細線１０及び
処理液を用いて、その巻ほどき試験及びボンディングテ
ストを上記と同様な試験内容について調査した。その結
果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】表２より、焼鈍後に処理液５に浸漬される
極細線１０は、その処理液５にパーフロロ３級アミンま
たはパーフロロ環状エーテルが少なくとも１種含有され
ているものを用いれば、前記処理液５の浸漬時間は、８
０ｍｓｅｃという非常に短い時間であっても、その巻き
ほどき性及びボンディングにおけるトラブルの発生を抑
えることができ、なかでも前記処理液５にパーフロロ３
級アミンまたはパーフロロ環状エーテルを５％以上含有
するものについては、特に良好な試験結果を得ることが
できるということが判る。しかし、前記パーフロロ３級
アミンまたはパーフロロ環状エーテルを含有しない比較
例における半導体極細線においては、その処理液の浸漬
時間が４００ｍｓｅｃであっても、その巻きほどき性及
びボンディングにトラブルの発生を抑えることができな
いということは明らかである。
【００３３】よって、本発明による極細線冷却装置を用
いて製造された半導体用極細線１０は、前記極細線冷却
装置に使用される処理液５に、パーフロロ３級アミンま
たはパーフロロ環状エーテルを少なくとも１種含有する
のものを用いた場合には、短時間で、かつ確実に、その
巻きほどき性及びボンディングにおけるトラブルの発生
を抑える効果を奏することができ、特に前記処理液５に
前記パーフロロ３級アミンまたはパーフロロ環状エーテ
ルを少なくとも１種５％以上含有するものについては、
前記巻きほどき性及びボンディングにおける非常に良好
な結果を得ることができる。
【００３４】また、極細線１０に銅または銅合金を用い
て前記製造例と同様に、処理液５の浸漬時間を変化させ
て半導体用極細線１０を製造し、巻きほどき試験および
ボンディングテストを行なったが、前記製造例と同様の
結果を得た。
【００３５】従って、本発明による実施例の極細線冷却
装置は、金または金合金等からなる極細線１０を焼鈍
後、パーフロロ３級アミンまたはパーフロロ環状エーテ
ルの少なくとも１種を含有する処理液５を用いて、前記
極細線１０を冷却処理した場合、前記極細線１０を確実
に、かつ短時間で冷却することができ、このように冷却
された極細線１０をボンディングスプール２等の巻取り
器１１に巻取り、回収した際、前記極細線１０は完全に
冷却されているので、極細線１０間の金属間結合が回避
されるとともに、さらに、この巻取られた極細線１０を
使用する際には、前記極細線１０のほぐれ性が良好であ
り、ループ異常や断線を防止することが可能である。よ
って、上記のような極細線冷却装置を用いて半導体用極
細線１０を製造することにより、前記極細線１０の生産
効率の向上に寄与することができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明の極細線の冷却装置は、金または
金合金等からなる極細線を焼鈍後、パーフロロ３級アミ
ンまたはパーフロロ環状エーテルの少なくとも１種を含
有する処理液を用いて、前記極細線を冷却処理した場
合、前記極細線を確実にかつ短時間で冷却することがで
きる。前記組成からなる処理液は、表面張力が低く、従
って濡れ性が良好なため、前記焼鈍された極細線の処理
液への浸漬時間及び浸漬距離は少なくてすむためであ
る。
【００３７】よって、上記のように冷却された極細線を
ボンディンクスプール等の巻取り器に巻取り回収した
際、前記極細線は完全に冷却されているので、細線間の
金属間結合が回避されるとともに、さらに、この巻取ら
れた極細線を使用する際には、前記極細線のほぐれ性が
良好であり、内側に巻かれた極細線との接触摩擦等によ
る無駄な張力の発生を回避しループ異常や断線を防止す
ることができる。従って、上記のような極細線冷却装置
を用いて半導体用極細線を製造することにより、その生
産効率の向上に寄与することができる。
【００３８】また、前記処理液のパーフロロ３級アミン
またはパーフロロ環状エーテルの少なくとも１種からな
る、その含有濃度による極細線の冷却効果は、その極細
線を構成する物質によっても、冷却効果を異にするが、
一般に半導体に使用される特定物質からなる極細線の冷
却に際しては、前記組成を５重量％以上含有することに
より、焼鈍された極細線を完全に、かつ短時間で冷却す
ることが可能である。
【００３９】また、上述した極細線の冷却に使用した上
記組成より構成される処理液は、化学的に安定であり、
たいていの物質を溶かさず、かつ比重が高いため分離再
利用し易く、生産効率の向上を図るとともに、生産コス
トの低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明における実施例の極細線冷却装
置の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、本実施例の極細線冷却装置を用いて製
造された製造例及び比較例の半導体用極細線における巻
きほどき性の試験を説明するための図である。
【図３】図３は、極細線がボンディングスプールに多層
巻された状態を示す図である。
【図４】図４は、極細線がボンディンクスプールに一重
巻された状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 極細線 ２ ボンディングスプール ３ 熱処理炉 ４ 装置本体 ５ 処理液 ６ 第一補助ローラ ７ 第二補助ローラ ９ 第三補助ローラ １０ 半導体極細線（極細線） １１ 巻取り器 １２ 巻出し器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−12935（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−165044（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−21499（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−167044（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/60 301

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 巻出し器より引出された極細線を焼鈍す
    る加熱手段と、前記加熱手段により焼鈍された極細線を
    冷却する処理液が満たされた装置本体と、前記装置本体
    より送り出された極細線を巻取る巻取り器と、前記巻出
    し器より前記加熱手段そして装置本体内より前記巻取り
    器に、前記極細線を移動・誘導するための補助移動手段
    とからなる極細線冷却装置であって、 前記装置本体中に満たされる処理液が、パーフロロ３級
    アミンまたはパーフロロ環状エーテルの少なくとも１種
    を含有することを特徴とする極細線冷却装置。
  2. 【請求項２】 前記処理液に含有されるパーフロロ３級
    アミンまたはパーフロロ環状エーテルの少なくとも１種
    の含有濃度が５％以上であることを特徴とする請求項１
    に記載の極細線冷却装置。
  3. 【請求項３】 加熱手段により焼鈍された極細線をパー
    フロロ３級アミンまたはパーフロロ環状エーテルの少な
    くとも１種を含有する処理液中に浸積させることによっ
    て冷却処理されてなることを特徴とする極細線。
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