JP5747970B2 - ボンディングワイヤ用銅素線 - Google Patents
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Description
本発明は、上記の知見に基づき完成させたものであって、その要旨は以下の通りである。
伸線方向と垂直な断面において(001)面の面積率が15%未満の場合、(111)面をはじめとする他の方位が増加してしまい、強度が低下し、伸線加工時に破断が生じ易くなる。また、伸線方向と垂直な断面において(001)面の面積率が30%超の場合、伸びが低下し、伸線加工時に破断が生じ易くなる。したがって、(001)面の面積率は、上述の範囲に設定されている。
さらに、ボンディングワイヤ用銅素線が、純度99.9999質量%以上の高純度銅からなるので、このボンディングワイヤ用銅素線を用いたボンディングワイヤの強度を十分に低くし、ボンディングワイヤの信頼性を向上できる。また、純度が99.9999質量%以上の高純度銅は、介在物が少ないので、伸線加工時において介在物に起因する断線の発生を抑制できる。
そして、このボンディングワイヤ用銅素線は、伸線方向と垂直な断面において(001)面の面積率が15%以上30%以下とされている。本実施形態において、伸線方向と垂直な断面とは、ボンディングワイヤ用銅素線の中心軸を含む断面である。また、本実施形態では、伸線方向と垂直な断面において、(001)面に対してズレ角15°以内の結晶面の合計の面積率を(001)面の面積率としている。
このような理由により、伸線方向と垂直な断面において(001)面の面積率は、上述の範囲に設定されている。
まず、純度が99.9999質量%以上の高純度銅からなる直径250mm、長さ700mmのビレット(鋳塊)を用意する。
そして、このビレットを700℃以上900℃以下の温度範囲に加熱し、減面率99%以上99.9%以下の範囲で熱間押出し加工し、6mm以上20mm以下の素線を製出する。この熱間加工工程S1においては、ビレット(鋳塊)が有する鋳造組織を破壊し、鋳造組織に比較して微細で均一な熱間加工組織にするために、上述の温度範囲及び減面率で熱間押出し加工を行っている。
本実施形態においては、800℃に加熱し、減面率99.9%の条件で熱間押出し加工を行い、8mmの素線を製出した。
上述の熱間加工工程S1において製出された素線を、減面率80%以上99.6%以下の範囲内で伸線加工(冷間伸線加工)し、線径0.5mm以上3.5mm以下に加工する。ここで、伸線加工は、1パスで行われても良いが、複数パスに分けて行われることが好ましい。この伸線加工工程S2においては、熱間加工工程S1で形成された熱間加工組織(結晶粒)が伸線加工方向に伸長し、繊維状の金属組織となる。
本実施形態においては、15パスで直径8mmから1mmまで加工を行っており、減面率は98%とされている。
なお、伸線加工工程S2においては、皮剥ぎ伸線加工が行われても良い。
上述の伸線加工工程S2において伸線された素線に対して200℃以上260℃以下、30分以上300分以下の範囲内で加熱処理を行う。ここで、加熱処理工程S3は、還元雰囲気とされたバッチ式焼鈍炉で行われる。この加熱処理工程S3においては、伸線加工工程S2で繊維状とされた金属組織のうちの一部が再結晶し、繊維状の金属組織と等軸の再結晶組織とが混在した金属組織となっている。
本実施形態においては、バッチ式焼鈍炉によって、220℃で60分の条件で、還元ガス雰囲気中で素線の加熱処理が行われている。
なお、このボンディングワイヤ用銅素線をボンディングワイヤに加工する場合、例えば減面率99.96%で伸線加工することにより、20μmのボンディングワイヤとされる。
以上の理由により、加熱処理工程の熱処理条件は、200℃以上260℃以下、30分以上300分以下の範囲内とされている。
(本発明例1〜5)
まず、純度99.9999質量%以上の高純度銅からなる直径250mm、長さ700mmのビレットを用意した。このビレットを800℃に加熱し、熱間押出し加工を行い、直径8mmの素線を製出した。
次に、直径8mmの素線に対して、冷間皮剥ぎ伸線を含め、直径1mmまで伸線加工を行った。なお、この伸線加工は、減面率98%とし、パス回数は15回とした。
次いで、伸線加工された素線をバッチ式焼鈍炉に装入して、表1に示す加熱温度、加熱時間で加熱処理を行った。なお、バッチ式焼鈍炉の雰囲気は、還元雰囲気とした。
以上のようにして、本発明例1〜5のボンディングワイヤ用銅素線を製造した。
比較例1では、伸線加工後の加熱処理を行わずにボンディングワイヤ用銅素線を製造した。すなわち、伸線加工後の加熱処理を行わないこと以外は、上述した本発明例と同様にして、比較例1のボンディングワイヤ用銅素線を製造した。
まず、純度99.9999%以上の高純度銅からなる鋳塊を用意した。この鋳塊を原料として直径8mmの素線を鋳造した。
次に、直径8mmの素線に対して、冷間皮剥ぎ伸線を含め、直径1mmまで伸線加工を行った。なお、この伸線加工は、減面率98%とし、パス回数は15回とした。
このようにして、比較例2のボンディングワイヤ用銅素線を製造した。なお、比較例2においても、伸線加工後の加熱処理を行っていない。
EBSD測定の手順について以下に説明する。まず、ボンディングワイヤ用銅素線を耐水研磨紙、及びダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨した後、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨した。そして、EBSD測定装置(HITACHI社製 S4300−SEM、EDAX/TSL社製 OIM Data Collection)と、解析ソフト(EDAX/TSL社製 OIM Data Analysis ver.5.2)によって、ボンディングワイヤ用銅素線の伸線方向に垂直な断面の結晶方位を測定した。具体的には、試料表面の測定範囲内の個々の測定点に電子線を照射し、電子線を試料表面に2次元で走査させ、後方散乱電子線回折による方位解析を行った。
なお、EBSD測定されるボンディングワイヤ用銅素線の断面において、(001)面に対してズレ角15°以内の結晶面を(001)面として、(001)面の面積率を評価した。
なお、比較例1については、伸線加工において、断線が多発したため、途中で製造を中止した。
上記の測定結果を表1に示す。
また、比較例2は、直径8mmの素線を鋳造し、この素線を直径1mmまで伸線加工しており、直径1mmまでの伸線加工の減面率が本発明例と比較して不足しているために、(001)面の面積率が15%未満となり、断線回数が本発明例と比較して多くなった。
S2 伸線加工工程
S3 加熱処理工程
Claims (1)
- ボンディングワイヤを形成するためのボンディングワイヤ用銅素線であって、
純度が99.9999質量%以上の高純度銅からなり、
線径が0.5mm以上3.5mm以下であり、
伸線方向と垂直な断面において(001)面の面積率が15%以上30%以下であることを特徴とするボンディングワイヤ用銅素線。
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