JPH08321522A - ボンディングワイヤの製造方法 - Google Patents
ボンディングワイヤの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】リバース変形によりループ形成する際の異常発
生までのボンディング回数を増加させ、キャピラリ交換
頻度を少なく出来るワイヤ製造方法を提供する。 【構成】焼鈍炉１１’にて最終焼鈍した直後のワイヤ１
を、下記式数４で示す冷却速度が１０００℃／秒以上と
なるよう冷却水１６で冷却し、該冷却と同時又は冷却後
にワイヤ潤滑剤被覆を施すことでワイヤ潤滑剤の密着性
が高まり、ループ異常を引き起こすトラブルが生じにく
くキャピラリ交換頻度が少なくなる。 【数４】
生までのボンディング回数を増加させ、キャピラリ交換
頻度を少なく出来るワイヤ製造方法を提供する。 【構成】焼鈍炉１１’にて最終焼鈍した直後のワイヤ１
を、下記式数４で示す冷却速度が１０００℃／秒以上と
なるよう冷却水１６で冷却し、該冷却と同時又は冷却後
にワイヤ潤滑剤被覆を施すことでワイヤ潤滑剤の密着性
が高まり、ループ異常を引き起こすトラブルが生じにく
くキャピラリ交換頻度が少なくなる。 【数４】
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ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
ディングワイヤの製造方法に関し、詳しくは、半導体装
置のボンディング実装において、高価なキャピラリの交
換頻度を少なく出来るボンディングワイヤの製造方法に
関する。
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
ディングワイヤの製造方法に関し、詳しくは、半導体装
置のボンディング実装において、高価なキャピラリの交
換頻度を少なく出来るボンディングワイヤの製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、ＩＣチップが組み込まれ
た半導体装置の組立において、ＩＣチップと外部リード
とを接続するボンディングワイヤとして、Ａｕ，Ｐｄ，
Ａｌ，Ｃｕの何れか一つ、又はその何れか一つを主要元
素とした合金を直径１０〜５０μｍ程度の極細線に伸線
加工した後、洗浄、焼鈍、ワイヤ潤滑剤被覆等の後処理
を施したものが使用されている。該ボンディングワイヤ
は、スプールに所定長さを巻き込んだ状態でワイヤボン
ダに取り付けて、ワイヤボンディング作業に供される。
た半導体装置の組立において、ＩＣチップと外部リード
とを接続するボンディングワイヤとして、Ａｕ，Ｐｄ，
Ａｌ，Ｃｕの何れか一つ、又はその何れか一つを主要元
素とした合金を直径１０〜５０μｍ程度の極細線に伸線
加工した後、洗浄、焼鈍、ワイヤ潤滑剤被覆等の後処理
を施したものが使用されている。該ボンディングワイヤ
は、スプールに所定長さを巻き込んだ状態でワイヤボン
ダに取り付けて、ワイヤボンディング作業に供される。
【０００３】ワイヤボンディングの方法としては、近年
の半導体装置における多ピン化への要求に対応するべく
多数の外部リードを用いながら配線を行うので、外部リ
ード上で所定のピッチを確保するために、長いループを
形成することが要求されている。しかし乍ら、長いルー
プになるとループ形状の安定性に異常が起こりやすく、
上下方向でのたれや左右方向への倒れが生じ易くなるた
め、ショートする危険がある。このため、ボンディング
装置を用いてループを形成する過程で、ループ形成と逆
方向へボンディングワイヤを屈曲させて変形させた後に
正規のループを形成する、所謂リバース変形を行うこと
によってループ形状を安定化させている。
の半導体装置における多ピン化への要求に対応するべく
多数の外部リードを用いながら配線を行うので、外部リ
ード上で所定のピッチを確保するために、長いループを
形成することが要求されている。しかし乍ら、長いルー
プになるとループ形状の安定性に異常が起こりやすく、
上下方向でのたれや左右方向への倒れが生じ易くなるた
め、ショートする危険がある。このため、ボンディング
装置を用いてループを形成する過程で、ループ形成と逆
方向へボンディングワイヤを屈曲させて変形させた後に
正規のループを形成する、所謂リバース変形を行うこと
によってループ形状を安定化させている。
【０００４】ところが、この様なリバース変形を行って
ループを形成する操作を続けるうちに、ボンディング一
か所当たりのワイヤ長さにばらつきが生じ、これに起因
した別異の異常ループが生じてくる。該異常ループの代
表的なものとしては、図４（ａ）に示すようにワイヤ１
先端に形成したボール２の手前のネック部がＩＣチップ
３上面に接合される所謂ネック打ち、図４（ｂ）に示す
ように正常ループ１ａに対してループが規定長さより長
く引き出された異常ループ１ｂ等がある。
ループを形成する操作を続けるうちに、ボンディング一
か所当たりのワイヤ長さにばらつきが生じ、これに起因
した別異の異常ループが生じてくる。該異常ループの代
表的なものとしては、図４（ａ）に示すようにワイヤ１
先端に形成したボール２の手前のネック部がＩＣチップ
３上面に接合される所謂ネック打ち、図４（ｂ）に示す
ように正常ループ１ａに対してループが規定長さより長
く引き出された異常ループ１ｂ等がある。
【０００５】このボンディング一か所当たりのワイヤ長
さにばらつきが生じる原因は、リバース変形を行うこと
によるボンディング装置のキャピラリに劣化が生じるこ
とにあるため、高価なキャピラリを頻繁に交換すること
が必要になるという問題が生じてきた。
さにばらつきが生じる原因は、リバース変形を行うこと
によるボンディング装置のキャピラリに劣化が生じるこ
とにあるため、高価なキャピラリを頻繁に交換すること
が必要になるという問題が生じてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、ボンディング装置を用いてボンディ
ングワイヤでループを形成する過程で、ループ形成と逆
方向へボンディングワイヤを屈曲させて変形させた後に
正規のループを形成する、所謂リバース変形を行う過酷
なモードでループを形成しても、ボンディング一か所当
たりのワイヤ長さのばらつきに起因した異常ループが発
生するまでのボンディング回数を増加させることが出
来、これにより、ボンディング装置の高価なキャピラリ
の交換頻度を大幅に少なくすることが出来るボンディン
グワイヤの製造方法を提供することを目的とする。
みなされたもので、ボンディング装置を用いてボンディ
ングワイヤでループを形成する過程で、ループ形成と逆
方向へボンディングワイヤを屈曲させて変形させた後に
正規のループを形成する、所謂リバース変形を行う過酷
なモードでループを形成しても、ボンディング一か所当
たりのワイヤ長さのばらつきに起因した異常ループが発
生するまでのボンディング回数を増加させることが出
来、これにより、ボンディング装置の高価なキャピラリ
の交換頻度を大幅に少なくすることが出来るボンディン
グワイヤの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記事情に鑑み本発明者
等は鋭意検討の結果、上記した本発明の課題（以下、本
課題と称す）を達成するためには、ワイヤとワイヤ潤滑
剤との密着性を高めてボンディング装置のキャピラリに
異物が付着しにくくすることが有効であるとの知見を得
て、本発明を完成するに至った。
等は鋭意検討の結果、上記した本発明の課題（以下、本
課題と称す）を達成するためには、ワイヤとワイヤ潤滑
剤との密着性を高めてボンディング装置のキャピラリに
異物が付着しにくくすることが有効であるとの知見を得
て、本発明を完成するに至った。
【０００８】すなわち本願第１発明（請求項１）は、伸
線加工したワイヤに焼鈍、ワイヤ潤滑剤被覆の後処理を
施す半導体装置用ボンディングワイヤの製造方法であっ
て、前記後処理における焼鈍工程で焼鈍した直後のワイ
ヤを、下記式数２で示す冷却速度が１０００℃／秒以上
となる条件下で、冷却水により冷却することを特徴とす
る半導体装置用ボンディングワイヤの製造方法である。
線加工したワイヤに焼鈍、ワイヤ潤滑剤被覆の後処理を
施す半導体装置用ボンディングワイヤの製造方法であっ
て、前記後処理における焼鈍工程で焼鈍した直後のワイ
ヤを、下記式数２で示す冷却速度が１０００℃／秒以上
となる条件下で、冷却水により冷却することを特徴とす
る半導体装置用ボンディングワイヤの製造方法である。
【０００９】
【数２】
【００１０】また本願第２発明（請求項２）は、上記第
１発明において、冷却速度が２０００℃／秒以上である
ことを特徴とする半導体装置用ボンディングワイヤの製
造方法である。
１発明において、冷却速度が２０００℃／秒以上である
ことを特徴とする半導体装置用ボンディングワイヤの製
造方法である。
【００１１】また本願第３発明（請求項３）は、上記第
１発明又は第２発明において、冷却水がワイヤ潤滑剤溶
液であることを特徴とする半導体装置用ボンディングワ
イヤの製造方法である。
１発明又は第２発明において、冷却水がワイヤ潤滑剤溶
液であることを特徴とする半導体装置用ボンディングワ
イヤの製造方法である。
【００１２】
【作用】本発明に係るボンディングワイヤの製造方法
は、上記事情に鑑み、ワイヤとワイヤ潤滑剤との密着性
を高めるようにするものである。すなわち、ワイヤ製造
の最終工程で、ワイヤ表面を洗浄して表面に付着した異
物を取りはぶいたままワイヤ潤滑剤を被覆しないワイヤ
を用いてボンディングを行うと、本課題である異常ルー
プ発生までのボンディング回数は少なく、キャピラリの
交換頻度が多くなる。この理由は、ワイヤがボンディン
グ装置を通過する際にすべり性が悪いため、ボンディン
グ装置の部材を削って該削り滓が異物としてキャピラリ
に付着し、ワイヤとキャピラリ間の摩擦が大きくなり、
この摩擦のために異常ループが発生し、該異常ループ発
生までのボンディング回数が少なくなるのではないかと
推定される。このため、ワイヤ表面にワイヤ潤滑剤を被
覆してワイヤとボンディング装置の部材の摩擦を小さく
することが考えられる。
は、上記事情に鑑み、ワイヤとワイヤ潤滑剤との密着性
を高めるようにするものである。すなわち、ワイヤ製造
の最終工程で、ワイヤ表面を洗浄して表面に付着した異
物を取りはぶいたままワイヤ潤滑剤を被覆しないワイヤ
を用いてボンディングを行うと、本課題である異常ルー
プ発生までのボンディング回数は少なく、キャピラリの
交換頻度が多くなる。この理由は、ワイヤがボンディン
グ装置を通過する際にすべり性が悪いため、ボンディン
グ装置の部材を削って該削り滓が異物としてキャピラリ
に付着し、ワイヤとキャピラリ間の摩擦が大きくなり、
この摩擦のために異常ループが発生し、該異常ループ発
生までのボンディング回数が少なくなるのではないかと
推定される。このため、ワイヤ表面にワイヤ潤滑剤を被
覆してワイヤとボンディング装置の部材の摩擦を小さく
することが考えられる。
【００１３】しかし乍ら、後述する従来の方法で冷却を
行った後に潤滑剤を被覆したワイヤを用いてボンディン
グを行った場合、本課題である異常ループ発生までのボ
ンディング回数の増加にある程度の効果はあるものの、
実用上更なる改善が求められる。本発明者等は鋭意検討
の結果、本課題の様にリバース変形を行って過酷なモー
ドでループ形成を行っても、異常ループ発生までのボン
ディング回数を大幅に増加させるに好適なボンディング
ワイヤの製造方法を見出し本発明に至った。以下、本発
明について更に詳しく説明する。
行った後に潤滑剤を被覆したワイヤを用いてボンディン
グを行った場合、本課題である異常ループ発生までのボ
ンディング回数の増加にある程度の効果はあるものの、
実用上更なる改善が求められる。本発明者等は鋭意検討
の結果、本課題の様にリバース変形を行って過酷なモー
ドでループ形成を行っても、異常ループ発生までのボン
ディング回数を大幅に増加させるに好適なボンディング
ワイヤの製造方法を見出し本発明に至った。以下、本発
明について更に詳しく説明する。
【００１４】本発明によるボンディングワイヤの好まし
い製造工程は次の通りである。まず所定の組成になるよ
う金属元素を溶解、鋳造してインゴットを作製し、この
インゴットに塑性加工（圧延加工又は押出し加工等）を
施した後、ダイス等による伸線加工と中間焼鈍を繰り返
し、最終の伸線加工により所定径の極細線を作製し、こ
の極細線に後処理を施す。該後処理は、前記極細線を洗
浄した後最終焼鈍を施し、その直後に後述する方法で冷
却した後、若しくは該冷却と同時に、ワイヤ潤滑剤被覆
を施すものである。また本発明の後処理においては通
常、ワイヤは巻き戻しされながら洗浄、最終焼鈍、ワイ
ヤ潤滑剤被覆の各処理を施されるものである。
い製造工程は次の通りである。まず所定の組成になるよ
う金属元素を溶解、鋳造してインゴットを作製し、この
インゴットに塑性加工（圧延加工又は押出し加工等）を
施した後、ダイス等による伸線加工と中間焼鈍を繰り返
し、最終の伸線加工により所定径の極細線を作製し、こ
の極細線に後処理を施す。該後処理は、前記極細線を洗
浄した後最終焼鈍を施し、その直後に後述する方法で冷
却した後、若しくは該冷却と同時に、ワイヤ潤滑剤被覆
を施すものである。また本発明の後処理においては通
常、ワイヤは巻き戻しされながら洗浄、最終焼鈍、ワイ
ヤ潤滑剤被覆の各処理を施されるものである。
【００１５】本発明によるボンディングワイヤは、Ａ
ｕ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｃｕの何れか一つ、又はその何れか一
つを主要元素としてそれに所定の添加元素を含有させた
ワイヤである。これらの中でもＡｕ合金が耐蝕性に優
れ、信頼性が大きいことから好ましく用いられる。また
本発明におけるボンディングワイヤは、直径１０〜５０
μｍ程度の極細線に伸線加工して用いられる。また本発
明においては通常、ボンディングワイヤの伸び率が２〜
１０％になるように最終焼鈍で調質される。
ｕ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｃｕの何れか一つ、又はその何れか一
つを主要元素としてそれに所定の添加元素を含有させた
ワイヤである。これらの中でもＡｕ合金が耐蝕性に優
れ、信頼性が大きいことから好ましく用いられる。また
本発明におけるボンディングワイヤは、直径１０〜５０
μｍ程度の極細線に伸線加工して用いられる。また本発
明においては通常、ボンディングワイヤの伸び率が２〜
１０％になるように最終焼鈍で調質される。
【００１６】本発明の製造方法では、最終焼鈍における
炉内雰囲気温度を合金の種類に対応して３００〜６５０
℃に設定する。この焼鈍炉内に、ワイヤを所定の速度で
通過させて焼鈍を行う。上記した所定の伸び率を得るた
めには、前記焼鈍炉内のワイヤ速度を３０〜６０ｍ／分
とすることが好ましい。
炉内雰囲気温度を合金の種類に対応して３００〜６５０
℃に設定する。この焼鈍炉内に、ワイヤを所定の速度で
通過させて焼鈍を行う。上記した所定の伸び率を得るた
めには、前記焼鈍炉内のワイヤ速度を３０〜６０ｍ／分
とすることが好ましい。
【００１７】以下、上記した最終焼鈍を施した直後に行
う冷却工程について述べる。まず、図１に示す横型焼鈍
炉１１を用いて最終焼鈍を行う場合について説明すれ
ば、最終の伸線加工の後、所定の方法で洗浄されたワイ
ヤ１は、巻き戻し機１０から引き出され、焼鈍炉１１で
焼鈍された後、第１ローラ１２を経て冷却水槽１５に導
入され、冷却水１６で冷却される。続いて第２ローラ１
３、第３ローラ１４を経て巻取り機１７で巻き取られ
る。本発明においては該冷却工程において、下記式数３
で定める冷却速度を１０００℃／秒以上とすることが必
要である。
う冷却工程について述べる。まず、図１に示す横型焼鈍
炉１１を用いて最終焼鈍を行う場合について説明すれ
ば、最終の伸線加工の後、所定の方法で洗浄されたワイ
ヤ１は、巻き戻し機１０から引き出され、焼鈍炉１１で
焼鈍された後、第１ローラ１２を経て冷却水槽１５に導
入され、冷却水１６で冷却される。続いて第２ローラ１
３、第３ローラ１４を経て巻取り機１７で巻き取られ
る。本発明においては該冷却工程において、下記式数３
で定める冷却速度を１０００℃／秒以上とすることが必
要である。
【００１８】
【数３】
【００１９】該冷却速度を１０００℃／秒以上、好まし
くは１０００〜３００００℃／秒として冷却を行うこと
により、リバース変形を行ってループを形成しても本課
題の異常ループが発生する迄のボンディング回数を増加
させることが出来るという優れた効果を有する。更に好
ましい冷却速度は２０００℃／秒以上である。該冷却速
度を達成するためには、焼鈍炉出口１１ａから冷却水面
１６ａまでの距離（焼鈍炉出口１１ａから冷却水面１６
ａに至るまでのワイヤ送り距離）Ｌを短くして対応する
ことが好ましい。因に、焼鈍炉内雰囲気温度と冷却水温
度の温度差６００℃、ワイヤ速度６０ｍ／分の時、冷却
速度を１０００℃／秒以上とするためには、前記距離Ｌ
は６０ｃｍ以下にする必要がある。前記温度差が３００
℃になると、前記距離Ｌは３０ｃｍ以下にする必要があ
る。冷却速度を大きくするためには、前記距離Ｌは更に
短くすることが必要である。前記距離Ｌの長さを短くす
るためには、図１に示す横型焼鈍炉１１よりも、図２に
一例を示す縦型焼鈍炉１１’を採用する方が、冷却水槽
１５を無理なく設置出来て好ましい。
くは１０００〜３００００℃／秒として冷却を行うこと
により、リバース変形を行ってループを形成しても本課
題の異常ループが発生する迄のボンディング回数を増加
させることが出来るという優れた効果を有する。更に好
ましい冷却速度は２０００℃／秒以上である。該冷却速
度を達成するためには、焼鈍炉出口１１ａから冷却水面
１６ａまでの距離（焼鈍炉出口１１ａから冷却水面１６
ａに至るまでのワイヤ送り距離）Ｌを短くして対応する
ことが好ましい。因に、焼鈍炉内雰囲気温度と冷却水温
度の温度差６００℃、ワイヤ速度６０ｍ／分の時、冷却
速度を１０００℃／秒以上とするためには、前記距離Ｌ
は６０ｃｍ以下にする必要がある。前記温度差が３００
℃になると、前記距離Ｌは３０ｃｍ以下にする必要があ
る。冷却速度を大きくするためには、前記距離Ｌは更に
短くすることが必要である。前記距離Ｌの長さを短くす
るためには、図１に示す横型焼鈍炉１１よりも、図２に
一例を示す縦型焼鈍炉１１’を採用する方が、冷却水槽
１５を無理なく設置出来て好ましい。
【００２０】従来においては、焼鈍炉出口１１ａから冷
却水面１６ａまでの距離Ｌは１ｍ以上に設定して使用さ
れている。この理由は、充分な空冷を経て水冷を施すこ
とが考慮されていたためである。因に、前記距離Ｌを１
ｍとした場合、焼鈍炉内雰囲気温度と冷却水温度の温度
差４００℃、ワイヤ速度６０ｍ／分の時、冷却速度は４
００℃／秒である。前記温度差が６００℃になっても冷
却速度は６００℃／秒である。この様に前記冷却速度が
１０００℃／秒未満の場合、冷却後若しくは冷却と同時
にワイヤ潤滑剤を被覆しても、リバース変形を行ってル
ープ形成を行った場合、本課題の異常ループが発生する
までのボンディング回数が少ないという欠点を有する。
このため、前記冷却速度を１０００℃／秒以上と定め
た。尚、前記冷却速度は、前述したように焼鈍炉内雰囲
気を３００〜６５０℃、ワイヤー速度を３０〜６０ｍ／
分とした場合、焼鈍炉から冷却水面迄の距離Ｌを小さく
することで、５００００℃／秒程度まで設定することが
可能であるが、前記距離Ｌを１ｃｍ未満とすることは装
置作製の面で好ましくない。よって、前記冷却速度の好
ましい上限は３００００℃／秒である。
却水面１６ａまでの距離Ｌは１ｍ以上に設定して使用さ
れている。この理由は、充分な空冷を経て水冷を施すこ
とが考慮されていたためである。因に、前記距離Ｌを１
ｍとした場合、焼鈍炉内雰囲気温度と冷却水温度の温度
差４００℃、ワイヤ速度６０ｍ／分の時、冷却速度は４
００℃／秒である。前記温度差が６００℃になっても冷
却速度は６００℃／秒である。この様に前記冷却速度が
１０００℃／秒未満の場合、冷却後若しくは冷却と同時
にワイヤ潤滑剤を被覆しても、リバース変形を行ってル
ープ形成を行った場合、本課題の異常ループが発生する
までのボンディング回数が少ないという欠点を有する。
このため、前記冷却速度を１０００℃／秒以上と定め
た。尚、前記冷却速度は、前述したように焼鈍炉内雰囲
気を３００〜６５０℃、ワイヤー速度を３０〜６０ｍ／
分とした場合、焼鈍炉から冷却水面迄の距離Ｌを小さく
することで、５００００℃／秒程度まで設定することが
可能であるが、前記距離Ｌを１ｃｍ未満とすることは装
置作製の面で好ましくない。よって、前記冷却速度の好
ましい上限は３００００℃／秒である。
【００２１】次に、ワイヤ潤滑剤被覆工程について述べ
る。本発明で用いるワイヤ潤滑剤としては、有機炭素を
ワイヤ表面に被覆する油脂系潤滑剤が好ましく用いられ
る。該油脂系ワイヤ潤滑剤成分としては、パラフィン系
炭化水素、ナフテン系炭化水素、芳香族系炭化水素等の
鉱油系、ポリオレフィン、アルキルベンゼン、脂肪酸、
高級アルコール、脂肪酸石鹸、ポリクリコール、ポリフ
ェニルエーテル、脂肪酸ジエステル、ポリオールエステ
ル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、スルフォン
酸塩、アミン、アミン塩、シリコーン、燐酸エステル、
フルオロカーボン、フルオロポリエーテル、フルオログ
リコール等の合成油系、牛脂、豚脂、パーム油、大豆
油、菜種油、ひまし油、松根油等の動植物油系が挙げら
れる。これらの中でも、脂肪酸系合成油がワイヤとの密
着性を高めるために好ましく用いられる。
る。本発明で用いるワイヤ潤滑剤としては、有機炭素を
ワイヤ表面に被覆する油脂系潤滑剤が好ましく用いられ
る。該油脂系ワイヤ潤滑剤成分としては、パラフィン系
炭化水素、ナフテン系炭化水素、芳香族系炭化水素等の
鉱油系、ポリオレフィン、アルキルベンゼン、脂肪酸、
高級アルコール、脂肪酸石鹸、ポリクリコール、ポリフ
ェニルエーテル、脂肪酸ジエステル、ポリオールエステ
ル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、スルフォン
酸塩、アミン、アミン塩、シリコーン、燐酸エステル、
フルオロカーボン、フルオロポリエーテル、フルオログ
リコール等の合成油系、牛脂、豚脂、パーム油、大豆
油、菜種油、ひまし油、松根油等の動植物油系が挙げら
れる。これらの中でも、脂肪酸系合成油がワイヤとの密
着性を高めるために好ましく用いられる。
【００２２】上記のようなワイヤ潤滑剤を水で希釈した
水溶液にワイヤを浸漬して被覆する。該潤滑剤の膜厚は
１〜３０オングストローム（１０-10 ｍ）とすることが
好ましい。膜厚の調整は水で希釈したワイヤ潤滑剤濃度
を調整することにより制御できる。好ましくは、５〜３
００重量ｐｐｍの濃度で用いられる。上記した冷却工程
において用いる冷却水としてワイヤ潤滑剤を水で希釈し
た溶液を用いれば、最終焼鈍直後に冷却速度１０００℃
／秒以上での冷却とワイヤ潤滑剤被覆を同時に実施する
ことができ、この場合、本課題に対して優れた効果が得
られると共に、工程が短縮出来て好ましい。
水溶液にワイヤを浸漬して被覆する。該潤滑剤の膜厚は
１〜３０オングストローム（１０-10 ｍ）とすることが
好ましい。膜厚の調整は水で希釈したワイヤ潤滑剤濃度
を調整することにより制御できる。好ましくは、５〜３
００重量ｐｐｍの濃度で用いられる。上記した冷却工程
において用いる冷却水としてワイヤ潤滑剤を水で希釈し
た溶液を用いれば、最終焼鈍直後に冷却速度１０００℃
／秒以上での冷却とワイヤ潤滑剤被覆を同時に実施する
ことができ、この場合、本課題に対して優れた効果が得
られると共に、工程が短縮出来て好ましい。
【００２３】而して、上述した様に、伸線加工したワイ
ヤを３００〜６５０℃の炉内雰囲気温度で最終焼鈍した
直後に、１０００℃／秒以上の冷却速度で冷却し、該冷
却後若しくは該冷却と同時にワイヤ潤滑剤被覆を施すこ
とにより、本課題に対して優れた効果が得られる理由は
明らかではないが、前記構成にすることにより、ワイヤ
の結晶構造が微細化してワイヤとワイヤ表面の被覆剤
（ワイヤ潤滑剤）との密着性が高くなっているためでは
ないかと考えられる。すなわち、ワイヤとワイヤ潤滑剤
との密着性が高い場合、本課題の様にリバース変形を行
って過酷なモードでループ形成を行っても、ワイヤ潤滑
剤がワイヤから剥離しにくくなり、該潤滑剤が異物とし
てキャピラリに付着しにくくなって、ワイヤとキャピラ
リ間の抵抗を小さくし、その結果、本課題のループ異常
を引き起こすトラブルが生じにくく、キャピラリ交換頻
度が少なくなってくると思われる。
ヤを３００〜６５０℃の炉内雰囲気温度で最終焼鈍した
直後に、１０００℃／秒以上の冷却速度で冷却し、該冷
却後若しくは該冷却と同時にワイヤ潤滑剤被覆を施すこ
とにより、本課題に対して優れた効果が得られる理由は
明らかではないが、前記構成にすることにより、ワイヤ
の結晶構造が微細化してワイヤとワイヤ表面の被覆剤
（ワイヤ潤滑剤）との密着性が高くなっているためでは
ないかと考えられる。すなわち、ワイヤとワイヤ潤滑剤
との密着性が高い場合、本課題の様にリバース変形を行
って過酷なモードでループ形成を行っても、ワイヤ潤滑
剤がワイヤから剥離しにくくなり、該潤滑剤が異物とし
てキャピラリに付着しにくくなって、ワイヤとキャピラ
リ間の抵抗を小さくし、その結果、本課題のループ異常
を引き起こすトラブルが生じにくく、キャピラリ交換頻
度が少なくなってくると思われる。
【００２４】
【実施例】以下、表１，表３に記載される各実施例及び
比較例について述べる。 （実施例１）４０重量ｐｐｍのＹを含有し残部がＡｕか
らなる直径３０ｍｍの金合金インゴットを溝ロールにて
圧延した後、伸線加工と中間焼鈍を繰り返し、最終の伸
線加工により直径２５μｍの極細ワイヤに仕上げた。こ
の極細ワイヤを、図２に示す縦型焼鈍炉を備えた装置を
用いて、巻き戻し機１０から巻き戻しながら最終焼鈍を
施し、その直後に、冷却水１６としてワイヤ潤滑剤溶液
を用いて冷却を行い、巻取り機１７で巻き取った。この
時、焼鈍炉温度（焼鈍炉内雰囲気温度）は４２０℃、ワ
イヤ速度を６０ｍ／分、焼鈍炉出口１１ａから冷却水面
１６ａまでの距離Ｌを４０ｃｍ、冷却水温度（ワイヤ潤
滑剤溶液温度）を２０℃とし、焼鈍炉加熱ゾーンの長さ
を調整して伸び率４％になるように焼鈍した。またこの
時、上記冷却速度は１０００℃／秒であった。また、冷
却水（ワイヤ潤滑剤溶液）は濃度１００重量ｐｐｍの脂
肪酸アミンの水溶液を用いた。この様にして得られたワ
イヤを用いて、すべり抵抗試験及び異常ループ発生迄の
ボンディング試験を行った。
比較例について述べる。 （実施例１）４０重量ｐｐｍのＹを含有し残部がＡｕか
らなる直径３０ｍｍの金合金インゴットを溝ロールにて
圧延した後、伸線加工と中間焼鈍を繰り返し、最終の伸
線加工により直径２５μｍの極細ワイヤに仕上げた。こ
の極細ワイヤを、図２に示す縦型焼鈍炉を備えた装置を
用いて、巻き戻し機１０から巻き戻しながら最終焼鈍を
施し、その直後に、冷却水１６としてワイヤ潤滑剤溶液
を用いて冷却を行い、巻取り機１７で巻き取った。この
時、焼鈍炉温度（焼鈍炉内雰囲気温度）は４２０℃、ワ
イヤ速度を６０ｍ／分、焼鈍炉出口１１ａから冷却水面
１６ａまでの距離Ｌを４０ｃｍ、冷却水温度（ワイヤ潤
滑剤溶液温度）を２０℃とし、焼鈍炉加熱ゾーンの長さ
を調整して伸び率４％になるように焼鈍した。またこの
時、上記冷却速度は１０００℃／秒であった。また、冷
却水（ワイヤ潤滑剤溶液）は濃度１００重量ｐｐｍの脂
肪酸アミンの水溶液を用いた。この様にして得られたワ
イヤを用いて、すべり抵抗試験及び異常ループ発生迄の
ボンディング試験を行った。
【００２５】本発明においては通常行われる周知な方法
に比べてより過酷な条件ですべり抵抗試験を実施してお
り、これを図３を参照して説明すれば、上記のようにし
て得られたワイヤ１をアルミナ製キャピラリ２０に挿通
すると共に、該キャピラリの下端出口２０ａから鉛直方
向Ｖに対して８０度の角度θで引き出し、固定ロール２
１、可動ロール２２、固定ロール２３を経て、巻取り機
２４で巻き取った。また前記可動ロール２２にロードセ
ル２５を取付け、巻き取られるワイヤの抵抗を測定し
た。巻取り速度を１０ｍ／秒として巻き取られるワイヤ
の１００ｍ及び１０００ｍ通過時点の抵抗をキャピラリ
２０とのすべり抵抗として測定した。その測定結果を表
２に示す。
に比べてより過酷な条件ですべり抵抗試験を実施してお
り、これを図３を参照して説明すれば、上記のようにし
て得られたワイヤ１をアルミナ製キャピラリ２０に挿通
すると共に、該キャピラリの下端出口２０ａから鉛直方
向Ｖに対して８０度の角度θで引き出し、固定ロール２
１、可動ロール２２、固定ロール２３を経て、巻取り機
２４で巻き取った。また前記可動ロール２２にロードセ
ル２５を取付け、巻き取られるワイヤの抵抗を測定し
た。巻取り速度を１０ｍ／秒として巻き取られるワイヤ
の１００ｍ及び１０００ｍ通過時点の抵抗をキャピラリ
２０とのすべり抵抗として測定した。その測定結果を表
２に示す。
【００２６】異常ループ発生迄のボンディング試験は、
新川社製の５０型ボンダーを用いてボンディングを行っ
た。最初のボール接合を行った後、ループ形成と逆方向
にキャピラリを一旦動かしリバース変形を行った後、正
規のループを形成した。ボンディング条件は、ループ高
さ：２００μｍ，ループ長さ：５ｍｍ，ループモード：
Ｈ，リバース量：６００μｍとした。この様にして、本
課題のループ異常が生じるまでのボンディング回数を測
定した。その測定結果を表２に示す。
新川社製の５０型ボンダーを用いてボンディングを行っ
た。最初のボール接合を行った後、ループ形成と逆方向
にキャピラリを一旦動かしリバース変形を行った後、正
規のループを形成した。ボンディング条件は、ループ高
さ：２００μｍ，ループ長さ：５ｍｍ，ループモード：
Ｈ，リバース量：６００μｍとした。この様にして、本
課題のループ異常が生じるまでのボンディング回数を測
定した。その測定結果を表２に示す。
【００２７】（実施例２〜１０，比較例１〜３）焼鈍炉
温度、ワイヤ速度、焼鈍炉出口から冷却水面までの距
離、冷却水としてのワイヤ潤滑剤溶液の種類、冷却水中
のワイヤ潤滑剤濃度、冷却速度を表１中記載のようにし
たこと以外は、実施例１と同様にしてワイヤを製造し、
試験を行った。その結果を表２に示す。
温度、ワイヤ速度、焼鈍炉出口から冷却水面までの距
離、冷却水としてのワイヤ潤滑剤溶液の種類、冷却水中
のワイヤ潤滑剤濃度、冷却速度を表１中記載のようにし
たこと以外は、実施例１と同様にしてワイヤを製造し、
試験を行った。その結果を表２に示す。
【００２８】（実施例１１）冷却水としてワイヤ潤滑剤
溶液を用いず、最終焼鈍、冷却を施した後に別途ワイヤ
潤滑剤被覆工程として濃度１００重量ｐｐｍの脂肪酸ア
ミンの水溶液にワイヤを通過させたこと以外は実施例３
と同様にしてワイヤを製造し、試験を行った。その測定
結果を表４に示す。
溶液を用いず、最終焼鈍、冷却を施した後に別途ワイヤ
潤滑剤被覆工程として濃度１００重量ｐｐｍの脂肪酸ア
ミンの水溶液にワイヤを通過させたこと以外は実施例３
と同様にしてワイヤを製造し、試験を行った。その測定
結果を表４に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】以上の測定結果から、焼鈍炉にて最終焼鈍
した直後のワイヤを、上記冷却速度が１０００℃／秒以
上となるよう冷却水で冷却し、該冷却と同時又は冷却後
にワイヤ潤滑剤被覆を施す本発明の製造方法で得られた
実施例１〜１１のワイヤは、リバース変形による過酷な
ループ形成を行っても、異常ループ発生迄のボンディン
グ回数は何れも５×１０5 回以上であり、キャピラリの
交換頻度を大幅に低減しうることが確認出来た。また、
上記冷却速度を２０００℃／秒以上とした本発明の方法
で得られた実施例２〜１１のワイヤは、上記異常ループ
発生までのボンディング回数は何れも８×１０5 回以上
であり、キャピラリの交換頻度をさらに低減しうること
が確認出来た。
した直後のワイヤを、上記冷却速度が１０００℃／秒以
上となるよう冷却水で冷却し、該冷却と同時又は冷却後
にワイヤ潤滑剤被覆を施す本発明の製造方法で得られた
実施例１〜１１のワイヤは、リバース変形による過酷な
ループ形成を行っても、異常ループ発生迄のボンディン
グ回数は何れも５×１０5 回以上であり、キャピラリの
交換頻度を大幅に低減しうることが確認出来た。また、
上記冷却速度を２０００℃／秒以上とした本発明の方法
で得られた実施例２〜１１のワイヤは、上記異常ループ
発生までのボンディング回数は何れも８×１０5 回以上
であり、キャピラリの交換頻度をさらに低減しうること
が確認出来た。
【００３４】これに対し、上記冷却速度が１０００℃／
秒未満である比較例１，２は、異常ループ発生までのボ
ンディング回数が４×１０4 回であり、比較例３に比べ
れば改善されるものの、本発明に比べてその効果が不十
分であることが分かる。また、上記冷却速度が１０００
℃／秒未満であり、しかも最終焼鈍後にワイヤ潤滑剤被
覆を行わない比較例３は、異常ループ発生までのボンデ
ィング回数が１０3 回であり、キャピラリの交換頻度が
極めて高いことが分かる。
秒未満である比較例１，２は、異常ループ発生までのボ
ンディング回数が４×１０4 回であり、比較例３に比べ
れば改善されるものの、本発明に比べてその効果が不十
分であることが分かる。また、上記冷却速度が１０００
℃／秒未満であり、しかも最終焼鈍後にワイヤ潤滑剤被
覆を行わない比較例３は、異常ループ発生までのボンデ
ィング回数が１０3 回であり、キャピラリの交換頻度が
極めて高いことが分かる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本願第１発明（請求
項１）は、焼鈍炉にて最終焼鈍した直後のワイヤを、上
述した冷却速度が１０００℃／秒以上となるよう冷却水
で冷却し、該冷却と同時又は冷却後にワイヤ潤滑剤被覆
を施す新規な製造方法としたので、ワイヤに対するワイ
ヤ潤滑剤の密着性が高まり、リバース変形を行う過酷な
モードでループ形成してもワイヤ潤滑剤がワイヤから剥
離しにくく、該潤滑剤が異物としてキャピラリに付着し
にくくなってワイヤとキャピラリ間の抵抗を小さくし、
ループ異常を引き起こすまでのボンディング回数を従来
に比して大幅に増加させ、ボンディング装置の高価なキ
ャピラリの交換頻度を大幅に少なくすることが出来る。
従って、半導体装置の作製におけるボンディング実装作
業を効率良く低コストで行いうるボンディングワイヤを
製造する方法として、好適に用いることが出来る。
項１）は、焼鈍炉にて最終焼鈍した直後のワイヤを、上
述した冷却速度が１０００℃／秒以上となるよう冷却水
で冷却し、該冷却と同時又は冷却後にワイヤ潤滑剤被覆
を施す新規な製造方法としたので、ワイヤに対するワイ
ヤ潤滑剤の密着性が高まり、リバース変形を行う過酷な
モードでループ形成してもワイヤ潤滑剤がワイヤから剥
離しにくく、該潤滑剤が異物としてキャピラリに付着し
にくくなってワイヤとキャピラリ間の抵抗を小さくし、
ループ異常を引き起こすまでのボンディング回数を従来
に比して大幅に増加させ、ボンディング装置の高価なキ
ャピラリの交換頻度を大幅に少なくすることが出来る。
従って、半導体装置の作製におけるボンディング実装作
業を効率良く低コストで行いうるボンディングワイヤを
製造する方法として、好適に用いることが出来る。
【００３６】また、上述した冷却速度を２０００℃／秒
以上とした本願第２発明（請求項２）によれば、ワイヤ
に対するワイヤ潤滑剤の密着性がさらに高まり、ループ
異常を引き起こすまでのボンディング回数をより増加さ
せ、キャピラリの交換頻度をさらに大幅に少なくするこ
とが出来、本願第１発明の効果をより実効あるものとし
うる。
以上とした本願第２発明（請求項２）によれば、ワイヤ
に対するワイヤ潤滑剤の密着性がさらに高まり、ループ
異常を引き起こすまでのボンディング回数をより増加さ
せ、キャピラリの交換頻度をさらに大幅に少なくするこ
とが出来、本願第１発明の効果をより実効あるものとし
うる。
【００３７】さらに、上記第１発明又は第２発明におけ
る冷却水としてワイヤ潤滑剤溶液を用いた本願第３発明
（請求項３）によれば、最終焼鈍直後に冷却速度１００
０℃／秒以上又は２０００℃／秒以上での冷却とワイヤ
潤滑剤被覆を同時に実施することができ、上記第１発明
又は第２発明による優れた効果が得られると共に、冷却
後に別途ワイヤ潤滑剤被覆を行う場合に比べ工程が短縮
出来るのでより好ましい。
る冷却水としてワイヤ潤滑剤溶液を用いた本願第３発明
（請求項３）によれば、最終焼鈍直後に冷却速度１００
０℃／秒以上又は２０００℃／秒以上での冷却とワイヤ
潤滑剤被覆を同時に実施することができ、上記第１発明
又は第２発明による優れた効果が得られると共に、冷却
後に別途ワイヤ潤滑剤被覆を行う場合に比べ工程が短縮
出来るのでより好ましい。
【図１】本発明製造方法に係る最終焼鈍後の冷却工程の
一例を示す簡略図。
一例を示す簡略図。
【図２】本発明製造方法に係る最終焼鈍後の冷却工程の
他例を示す簡略図。
他例を示す簡略図。
【図３】本発明で採用したワイヤすべり抵抗試験の概略
を示す簡略図。
を示す簡略図。
【図４】リバース変形を行ってループを形成する操作を
続けるうちに生じた異常ループの例を示す簡略図。
続けるうちに生じた異常ループの例を示す簡略図。
１：ワイヤ ２：ボール ３：ＩＣチップ ４：外部リード １０：巻き戻し機 １１，１１’：焼鈍炉 １１ａ：焼鈍炉出口 １２，１３，１４：ローラ １５：冷却水槽 １６：冷却水（ワイヤ潤滑剤液） １６ａ：冷却水面 １７：巻取り機 Ｌ：焼鈍炉出口から冷却水面までの距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板橋 恵子 東京都三鷹市下連雀８−５−１ 田中電子 工業株式会社三鷹工場内
Claims (3)
- 【請求項１】 伸線加工したワイヤに焼鈍、ワイヤ潤滑
剤被覆の後処理を施す半導体装置用ボンディングワイヤ
の製造方法であって、前記後処理における焼鈍工程で焼
鈍した直後のワイヤを、下記式数１で示す冷却速度が１
０００℃／秒以上となるように冷却水で冷却することを
特徴とする半導体装置用ボンディングワイヤの製造方
法。 【数１】 - 【請求項２】 上記式数１で示す冷却速度が２０００℃
／秒以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体
装置用ボンディングワイヤの製造方法。 - 【請求項３】 上記冷却水がワイヤ潤滑剤溶液であるこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体装置
用ボンディングワイヤの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7126256A JPH08321522A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | ボンディングワイヤの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7126256A JPH08321522A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | ボンディングワイヤの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08321522A true JPH08321522A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=14930682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7126256A Pending JPH08321522A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | ボンディングワイヤの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08321522A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117467833A (zh) * | 2023-12-28 | 2024-01-30 | 尚纬股份有限公司 | 一种绞合铝合金导体在线连续退火装置及方法 |
-
1995
- 1995-05-25 JP JP7126256A patent/JPH08321522A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117467833A (zh) * | 2023-12-28 | 2024-01-30 | 尚纬股份有限公司 | 一种绞合铝合金导体在线连续退火装置及方法 |
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