JPS62218537A - アルミニウム細線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 一←Ｑ−檄皇ユ４１り七土夏 本発明は各種ワイヤ、音響装置や半導体装置等の電気的
装置のリード線やボンディングワイヤ等に使用するＡ４
合金製の細線（以下アルミニウム細線と称する）に係わ
り、特にハイパワーデバイス用のボンディングワイヤと
して使用した場合に優れた耐蝕性を示す機械的性質の安
定した細線に関する。

−Ｑす」Ｌ虹ｑ挟歪 例えば、ハイパワーデバイスに使用されるボンディング
ワイヤは通常、線径が１００〜５００ｐｍであり、Ａｌ
１−０．００３重量％ＳＩ合金、或いはＡｌ−０，００
５重量％Ｍｇ−０，００３重量％Ｓｉ合金から作られて
いる。

しかしながらこれらの合金から作った細線は耐蝕性に劣
り、腐蝕で導電有効断面積が小さくなり、断線を引き起
こす等、これを使用するデバイスの耐用年数を短くする
欠点があった。

このようなことから、近時、Ａｌ１−０．００５重量％
Ｎｉの細線が提案されてきた。この組成の細線は耐蝕性
の点で上述の組成の細線に比較して改善されたが、それ
でも未だ十分とは言えず、また機械的性質のバラツキが
大きい。このために、同一のボンディング条件のもとで
例えば超音波接合法によりボンディングした場合には、
機械的性質が低いとボンディング部が変形し過ぎてボン
ディングネック部の細線の有効断面積を小さくし、断線
を引き起こす一方、機械的性質が高いとボンディング面
における接着力が低下して剥離を引き起こす等のボンデ
ィング特性上の問題点があり、機械的性質の安定した細
線が求められていた。

にし光里尤脛失旦圭立点１奏肌川立 本発明は上述した欠点に鑑み、耐蝕性に優れ且つ機械的
なバラツキの小さい細線を提供することを目的とする。

この目的の達成のために種々研究を重ねた結果、発明者
はＡｊ！−０，００１〜０．０２重量％Ｎｉ合金にＳｔ
を添加した合金により、耐蝕性に優れ、しかも機械的性
質のバラツキが小さくて安定性に優れた細線を得られる
ことを見出し、本発明が完成されたのである。

」丘二邂迭至Ｊ鳳。

即ち、本発明は、Ｎｉが０．００１〜０．０２重量％、
Ｓｔが　０．００１〜０．０２重量％、残部がＡＡおよ
び各々０．００１重量％以下の不純物からなることを特
徴とするアルミニウム細線を提供するものである。

（ホ）作用 ／ｌに０．００１〜０．０２重量％のＮｉおよび０．０
０１〜０．０２重量％のＳｉを含有させることによって
、目的とする耐蝕性に優れ、しかも機械的性質のバラツ
キが小さくて安定性に優れた細線を得た。

これらの添加元素およびその添加割合について説明すれ
ば、ＮｉはＳｔとの共存により耐蝕性を付与することを
意図している。このＮｉの添加割合は実験上から定めら
れたのであり、下限値であるｏ、ｏｏｉ重量％より少な
いと機械的性質の向上の効果が十分に得られない。また
上限値である０、０２重量％を超えると、強度が高くな
り過ぎてボンディングワイヤとして使用した場合にその
ボンディング特性並びにループ成形性が悪化して所望形
状に成形することが困難となることが見出された。この
ようなＮｉの好ましい含有率は０．００２５〜０．０１
重量％である。

またＳｉはＡ／！−Ｎｉ合金の耐蝕性を向上させるとと
もに機械的性質のバラツキを小さくするために添加した
のである。Ｓｉの含有率が下限値である０、００１重景
％より少ないと添加効果を十分に得られず、また上限値
である０、０２重量％を超えると、Ｎｉの場合と同様に
強度が高くなり過ぎてボンディングワイヤとして使用し
た場合に前述と同様な欠点を生じることがみいだされた
。

このようなＳｉの好ましい含有率は０．００２〜０．０
１重量％である。

一方、本発明による組成に含有される不純物は各々が０
．００１重量％以下であることが好ましい。何故ならば
、各々の不純物がこれ以上含有されると、僅かに析出し
た析出物によって腐蝕が促進されるようになり、これが
耐蝕性の悪化を生じるからである。不純物の各々の含有
率をｏ、ｏｏｉ重量％以下に抑えるには、純度９９．９
９％以上の高純度のアルミニウム材を使用することが望
ましい。

このような材料から例えばボンディングワイヤとして使
用する細線（線径１００〜５００μｍ）は次のような方
法で製造できる。即ち、常法によってアルミニウム材を
溶製した後、金型或いは半連続鋳造により鋳塊を得る。

然る後、鋳塊を５００〜６３０℃の温度で１〜４８時間
にわたり均質化熱処理する。これは偏析を無くし、以降
の伸線加工において断線を生じることなく良好な加工を
可能にするためのものである。勿論、伸線加工に先立っ
て、鋳塊はこの均質化熱処理の前または後の何れか適当
な段階にて、伸線加工に供する形状の伸線素材となすた
めの加工を施されるのであるが、この加工は切削、圧延
、押出等の何れの方法でも良い。

伸線素材を伸線加工する方法は通常のように引抜きダイ
スを使用して行い得る。この加工過程において、例えば
ボンディングワイヤのように最終線径が細い製品に加工
するには、その中間段階にて焼鈍熱処理を行い、これに
より次第に硬化された線材を再び軟化させて以降の引抜
き加工における断線を回避することが一般に必要とされ
る。このような焼鈍熱処理として例えば１００〜４００
℃の温度で１２時間程度以下の加熱が行われる。

最終線径まで伸線加工した後、この線材に所望の機械的
性質を付与するために、例えば１００〜４００℃の温度
で１２時間程度以下で加熱して最終焼鈍熱処理を行う。

ここで、中間および最終の焼鈍熱処理に際して、Ｓｉが
再結晶粒の大きさをコントロールする働きをなし、これ
がために細線の機械的性質のバラツキが小さく抑えられ
るものと考えられる。即ちＳｉの添加効果がここで生き
てくるものと考えられる。

このような製造方法により耐蝕性に優れ、また機械的性
質のバラツキが小さくて安定したアルミニウム細線を容
易に製造できることになるのである。

（へ）実施例 本発明によるアルミニウム細線の性質のうち先ず耐蝕性
を調べるために、第１表に示す（１）〜（５）（（１）
および（２）が本発明による組成の細線で、（３）〜（
５）は比較例とする従来の組成の細線である）の各種細
線を製造し、それぞれの表面酸化状態の目視判定に基づ
く耐蝕性試験を実施した。

ここで、（１１〜（５）の組成の細線は次のようにして
製造した。即ち、半連続鋳造法によって先ずビレット（
直径１１０ｍｍ）を鋳造し、これを５７０’ＣＸ４時間
の均質化熱処理を行った。次にこのビレットを押出加工
して直径１２ｍｍの伸線素材を作り、これを冷間にて第
一段階として線径０．５ｍｍまで伸線加工した。この伸
線素材を３００℃×４時間で中間焼鈍熱処理し、然る後
、再び冷間にて線径０．１５ｍｍの最終細線にまで伸線
加工し、然る後１５０℃×４時間で最終焼鈍熱処理した
。

このようにして製造した細線の各供試片（１）〜（５）
を８５℃の恒温度および８０％の恒温度に維持した室中
に静置し、表面状態を目視観察した。この目視観察では
、表面が白濁するまでの時間を測定し、これによって耐
蝕性の優劣を判定した。結果を第１表に示す。

□ 第１表に示す結果から明らかなように、本発明による細
線は比較例である従来の細線に比較して白濁までの時間
が格段に長く、耐蝕性に非常に優れていることが認めら
れた。

次に、本発明による細線の機械的性質のバラツキを調べ
るために、第１表の供試片（ｌ）（本発明によるもの）
と、供試片（３）（従来例のうち最も耐蝕性に優れてい
たもの）との各１００片について、破断時の荷重と破断
するまでの伸びとのバラツキを測定した。測定値はバラ
ツキの最小値と最大値との間でランダムに且つほぼ均一
な密度で分布していた。この結果を第２表に示す。

第２表の結果から、本発明に係わる細線では破断荷重の
バラツキ幅が７　ｋ　ｇ　／ｍｍ”であり、また伸びの
バラツキ幅が２％であったのに対し、従来の細線ではそ
れぞれ２４ｋｇ／ｍｍ”、および８％もあった。前述し
たように測定値はバラツキの最小値と最大値との間でラ
ンダムに且つほぼ均一な密度で分布していたことから、
最小値と最大値との幅を狭くすることで実質的・実際的
に細線の機械的性質の安定性を高め得ることが認められ
たのであり、このように本発明による細線は極めて機械
的性質の安定したものとなし得ることが認められた。

（ト）効果 本発明による細線の効果は上述から明確となるように、
従来の細線では得られなかった非常に優れた耐蝕性を有
し、機械的性質も安定した細線を製造できたのである。

このような細線の製造には特別な考慮を必要とせず、常
法で製造できることも有利な点である。このような優れ
た細線を例えばボンディングワイヤとして使用すれば、
その機器の信親性、耐久性が格段に向」二でき、産業上
の効果ははかりしれないものがある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｎｉが０．００１〜０．０２重量％、Ｓｉが０．００
   １〜０．０２重量％、残部がＡｌおよび各々０．００１
   重量％以下の不純物からなるアルミニウム細線。