JPS623227B2 - - Google Patents
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- JPS623227B2 JPS623227B2 JP59239068A JP23906884A JPS623227B2 JP S623227 B2 JPS623227 B2 JP S623227B2 JP 59239068 A JP59239068 A JP 59239068A JP 23906884 A JP23906884 A JP 23906884A JP S623227 B2 JPS623227 B2 JP S623227B2
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はボンデイング用アルミニウムワイヤー
の製造法に関し、さらに詳しくは、晶出物が均一
微細化し或いは合金成分が強制固溶化されたアル
ミニウム合金の鋳塊からボンデイング用アルミニ
ウムワイヤーを製造する方法に関する。 〔従来技術〕 従来の工業的な鋳造法によつて得られるアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金の鋳塊は、鋳造時
の凝固速度が遅いため、一般に、鋳塊の結晶粒度
が大きく、含有元素を多くすると巨大な金属間化
合物が晶出し、キヤビテイー等の欠陥を発生する
ことが多く、そして、このような組織は、圧延、
押出し、鍛造等、特に線材の伸線の製造工程にお
ける熱間加工性或いは冷間加工性を低下させ、最
終的に得られた製品についても、靭性、疲労強
度、耐蝕性、成形加工性、応力腐蝕割れ性等の性
能を劣化させる主原因となる。 このことは、良く知られていることであり、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金の諸特性を向
上させるために、鋳塊の結晶粒微細化および晶出
物の微細化等について、改良が続けられており近
年では晶出物の微細化のため、高純度地金を使用
し不純物元素の量を規制した材料の開発が行なわ
れている。 また、半導体素子等のボンデイング用アルミニ
ウムワイヤーには、強度を高くしたAl―Si系合金
または耐蝕性を向上させたAl―Mn系合金が使用
されているが、ボールの安定性および酸化膜生成
防止のために、Ni、Cu、Cr、Ti、Zr、Ｖ、Mg、
Zn等を含有させることが検討されている。 しかし、これらの含有元素は、その含有量が増
加すると従来のDC鋳造法では晶出物の生成を避
けることができず、この晶出物の存在は線材、特
に、ボンデイング用ワイヤーのように直径が30μ
ｍと極細線に伸線加工される場合に、晶出物を起
点とした断線が起り、加工性が著しく低下する。 従つて、このことが、さらに細いワイヤーの加
工および合金化による高性能ワイヤーを製造する
ことができない原因となつていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明はこのような従来の技術的な事情に鑑み
なされたものであり、工業的なアルミニウムまた
はアルミニウム合金の鋳塊における問題点を解消
し、アルミニウム合金鋳塊の晶出物を均一微細と
して、ボンデイング用のワイヤとして極めて細い
線に線引することができるボンデイング用アルミ
ニウムワイヤーの製造法を開発したのである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係るボンデイング用アルミニウムワイ
ヤーの製造法の特徴とするところは、Si、Ni、
Cu、Cr、Mn、Zr、Ti、Ｖ、Mg、Znのうちから
選んだ１種または２種以上を合計で0.5wt％以上
を含有するアルミニウム合金の鋳塊或いは鋳塊を
展伸加工した中間工程材に、高エネルギー密度の
線束を照射することにより、局部的な再溶解およ
び凝固を連続的に行なわせて晶出物を微細均一と
した後、伸線加工を行なうことにある。 なお、ボンデイング用アルミニウムワイヤーの
強度や耐蝕性を向上させるためには、上記の含有
元素を合計で0.5wt％未満ではこれらの効果が小
さいのである。 本発明に係るボンデイング用アルミニウムワイ
ヤーの製造法について以下詳細に説明する。 即ち、アルミニウム合金の工業的方法により製
造された鋳塊或いは鋳塊を展伸加工した中間工程
材（以下単に鋳塊ということがある。）に、表面
よりエレクトロンビーム、プラズマアーク、電弧
アーク等の高エネルギー密度の線束を照射して局
部的な再溶解および凝固を連続的に行なうことに
より、鋳塊の表面層等の一部分或いは鋳塊の全体
を再溶解し、このため、通常の工業的に製造され
た金型鋳塊或いは連続鋳造より遥かに大きい冷却
速度で急速冷却凝固させた鋳塊とすることがで
き、従来の鋳塊では得られなかつた合金成分の強
制固溶による固溶量の増加を可能にし、さらに、
晶出物を微細均一にし、かつ、結晶粒度が微細で
ある等の品質を向上させた鋳塊を製造した後、伸
線加工または線引加工を行なうことにより極めて
細いボンデイング用アルミニウムワイヤーを製造
することができる方法である。 本発明に係るボンデイング用アルミニウムワイ
ヤーの製造法において、高エネルギー密度の線束
を照射する方法として、例えば、エレクトロンビ
ームの照射は、一般に10-4〜10-5mmHgの高真空
中において、加熱されたタングステンフイラメン
トから発生したエレクトロンに高電圧をかけ、加
速されたエレクトロンビームを被溶解部材に照射
することにより、エレクトロンの運動エネルギー
を熱エネルギーに変えて溶解するものであるが、
エネルギー密度が極めて高いため小入熱で深い溶
込みが得られ、そのため、溶融部近傍の温度上昇
が少ない。そして、溶解後の冷却凝固は鋳塊の非
加熱部との熱伝導により甲なわれるが、上記に説
明したように、溶融部は極めて少ない熱入力で幅
が狭く、かつ、溶込みが深く（例えば、100mm程
度）形成されるので凝固時の冷却効果が著しく大
きく、従来のDC鋳造の凝固速度の10-1℃／secに
比較してエレクトロンビームによると103℃／sec
以上と極めて速い凝固速度が得られ含有元素の固
溶限が大きくなる。 なお、連続的に再溶解する場合、被溶解材の温
度管理を充分に行なつておく必要がある。即ち、
連続的に再溶解を繰返し被溶解材の温度が高くな
ると、冷却速度が比較的に遅くなり、結果として
合金元素の固溶量の減少や晶出物の粗大化、結晶
粒の粗大化を起し易くなる傾向にあるためであ
る。 本発明に係るボンデイング用アルミニウムワイ
ヤーの製造法におけるアルミニウム鋳塊は、晶出
物が微細均一で、かつ、結晶粒度も微細であり、
さらに、強制固溶により固溶限の小さい含有元素
についても通常の金型鋳造、連続鋳造等の工業的
方法で製造した鋳塊より遥かに大きい固溶度であ
るので、線引によりボンデイング用ワイヤーとし
て使用される30μｍにも伸線することが可能とな
る。 このため、本発明に係るボンデイング用アルミ
ニウムワイヤーの製造法においては、強度向上、
耐蝕性向上およびボンデイング強度向上等に効果
の大きい、Si、Ni、Cu、Cr、Mn、Zr、Ti、Ｖ、
Mg、Zn等の含有元素を１種または２種以上を合
計0.5wt％以上を含有するアルミニウム合金鋳塊
にエレクトロンビームを照射することによつて、
従来のDC鋳塊に比較して含有元素の固溶量が大
きくなることを主な原因として、晶出物が微細均
一で、かつ、晶出量も少ない組織の材料が得ら
れ、そのため30μｍの極細線に線引き加工するこ
とができ、断線することがない加工性の優れたボ
ンデイング用ワイヤーを製造することができる。
なお、アルミニウム合金鋳塊の他に、鋳塊を展伸
加工した線材等の中間加工材にも適用できる。さ
らに、同様な理由によりDC鋳塊では固溶されな
い量の元素をエレクトロンビーム照射により固溶
させることができるため、諸特性の優れたボンデ
イング用アルミニウム線材が得られる。 〔実施例〕 次に、本発明に係るボンデイング用アルミニウ
ムワイヤーの製造法について実施例を説明する。 実施例 第１表に示す含有成分および成分割合のアルミ
ニウム合金を、従来のDC鋳造法により120mmの鋳
塊を製造し、この鋳塊にエレクトロンビームを照
射して再溶解凝固させた後、90mmφの押出ビレツ
トを作製した。 なお、エレクトロンビーム処理は、 加速電圧（KV） 120 ビーム電流（mA） 130 鋳塊移動速度（mm／sec） 6.0 の条件で、第１図に示すように、縦横共に120mm
長さ、アルミニウム合金鋳塊１にビーム２を照射
した。照射方向は図示の矢印のように行なつた。 その後、直径９mmの線材に押出し、続いて加
熱、外皮切削および線引きを繰り返し行なつて直
径30μｍのボンデイング用ワイヤーを製造した。 エレクトロンビーム処理を行なつた場合は、第
２図ａの顕微鏡写真に示すエレクトロンビーム処
理鋳塊を押出したアルミニウム合金の金属組織の
ように、第２図ｂ単にDC鋳塊を押出した場合の
アルミニウム合金の金属組織に比して、晶出物が
著しく小さいことがわかる。No.１合金を使用し
た。 また、第２表に示す通り、本発明に係るボンデ
イング用アルミニウムワイヤーの製造法によるワ
イヤーは、線引加工を行なつても断線が起らず、
従来のDC鋳塊よりのワイヤーに比較して極めて
優れた線引加工性を有しており、さらに、本発明
に係るボンデイング用アルミニウムワイヤーの製
造法によるワイヤーのボンデイング強度は、従来
のDC鋳塊よりのワイヤーのボンデイング強度に
比して著しく優れていることがわかる。
の製造法に関し、さらに詳しくは、晶出物が均一
微細化し或いは合金成分が強制固溶化されたアル
ミニウム合金の鋳塊からボンデイング用アルミニ
ウムワイヤーを製造する方法に関する。 〔従来技術〕 従来の工業的な鋳造法によつて得られるアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金の鋳塊は、鋳造時
の凝固速度が遅いため、一般に、鋳塊の結晶粒度
が大きく、含有元素を多くすると巨大な金属間化
合物が晶出し、キヤビテイー等の欠陥を発生する
ことが多く、そして、このような組織は、圧延、
押出し、鍛造等、特に線材の伸線の製造工程にお
ける熱間加工性或いは冷間加工性を低下させ、最
終的に得られた製品についても、靭性、疲労強
度、耐蝕性、成形加工性、応力腐蝕割れ性等の性
能を劣化させる主原因となる。 このことは、良く知られていることであり、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金の諸特性を向
上させるために、鋳塊の結晶粒微細化および晶出
物の微細化等について、改良が続けられており近
年では晶出物の微細化のため、高純度地金を使用
し不純物元素の量を規制した材料の開発が行なわ
れている。 また、半導体素子等のボンデイング用アルミニ
ウムワイヤーには、強度を高くしたAl―Si系合金
または耐蝕性を向上させたAl―Mn系合金が使用
されているが、ボールの安定性および酸化膜生成
防止のために、Ni、Cu、Cr、Ti、Zr、Ｖ、Mg、
Zn等を含有させることが検討されている。 しかし、これらの含有元素は、その含有量が増
加すると従来のDC鋳造法では晶出物の生成を避
けることができず、この晶出物の存在は線材、特
に、ボンデイング用ワイヤーのように直径が30μ
ｍと極細線に伸線加工される場合に、晶出物を起
点とした断線が起り、加工性が著しく低下する。 従つて、このことが、さらに細いワイヤーの加
工および合金化による高性能ワイヤーを製造する
ことができない原因となつていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明はこのような従来の技術的な事情に鑑み
なされたものであり、工業的なアルミニウムまた
はアルミニウム合金の鋳塊における問題点を解消
し、アルミニウム合金鋳塊の晶出物を均一微細と
して、ボンデイング用のワイヤとして極めて細い
線に線引することができるボンデイング用アルミ
ニウムワイヤーの製造法を開発したのである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係るボンデイング用アルミニウムワイ
ヤーの製造法の特徴とするところは、Si、Ni、
Cu、Cr、Mn、Zr、Ti、Ｖ、Mg、Znのうちから
選んだ１種または２種以上を合計で0.5wt％以上
を含有するアルミニウム合金の鋳塊或いは鋳塊を
展伸加工した中間工程材に、高エネルギー密度の
線束を照射することにより、局部的な再溶解およ
び凝固を連続的に行なわせて晶出物を微細均一と
した後、伸線加工を行なうことにある。 なお、ボンデイング用アルミニウムワイヤーの
強度や耐蝕性を向上させるためには、上記の含有
元素を合計で0.5wt％未満ではこれらの効果が小
さいのである。 本発明に係るボンデイング用アルミニウムワイ
ヤーの製造法について以下詳細に説明する。 即ち、アルミニウム合金の工業的方法により製
造された鋳塊或いは鋳塊を展伸加工した中間工程
材（以下単に鋳塊ということがある。）に、表面
よりエレクトロンビーム、プラズマアーク、電弧
アーク等の高エネルギー密度の線束を照射して局
部的な再溶解および凝固を連続的に行なうことに
より、鋳塊の表面層等の一部分或いは鋳塊の全体
を再溶解し、このため、通常の工業的に製造され
た金型鋳塊或いは連続鋳造より遥かに大きい冷却
速度で急速冷却凝固させた鋳塊とすることがで
き、従来の鋳塊では得られなかつた合金成分の強
制固溶による固溶量の増加を可能にし、さらに、
晶出物を微細均一にし、かつ、結晶粒度が微細で
ある等の品質を向上させた鋳塊を製造した後、伸
線加工または線引加工を行なうことにより極めて
細いボンデイング用アルミニウムワイヤーを製造
することができる方法である。 本発明に係るボンデイング用アルミニウムワイ
ヤーの製造法において、高エネルギー密度の線束
を照射する方法として、例えば、エレクトロンビ
ームの照射は、一般に10-4〜10-5mmHgの高真空
中において、加熱されたタングステンフイラメン
トから発生したエレクトロンに高電圧をかけ、加
速されたエレクトロンビームを被溶解部材に照射
することにより、エレクトロンの運動エネルギー
を熱エネルギーに変えて溶解するものであるが、
エネルギー密度が極めて高いため小入熱で深い溶
込みが得られ、そのため、溶融部近傍の温度上昇
が少ない。そして、溶解後の冷却凝固は鋳塊の非
加熱部との熱伝導により甲なわれるが、上記に説
明したように、溶融部は極めて少ない熱入力で幅
が狭く、かつ、溶込みが深く（例えば、100mm程
度）形成されるので凝固時の冷却効果が著しく大
きく、従来のDC鋳造の凝固速度の10-1℃／secに
比較してエレクトロンビームによると103℃／sec
以上と極めて速い凝固速度が得られ含有元素の固
溶限が大きくなる。 なお、連続的に再溶解する場合、被溶解材の温
度管理を充分に行なつておく必要がある。即ち、
連続的に再溶解を繰返し被溶解材の温度が高くな
ると、冷却速度が比較的に遅くなり、結果として
合金元素の固溶量の減少や晶出物の粗大化、結晶
粒の粗大化を起し易くなる傾向にあるためであ
る。 本発明に係るボンデイング用アルミニウムワイ
ヤーの製造法におけるアルミニウム鋳塊は、晶出
物が微細均一で、かつ、結晶粒度も微細であり、
さらに、強制固溶により固溶限の小さい含有元素
についても通常の金型鋳造、連続鋳造等の工業的
方法で製造した鋳塊より遥かに大きい固溶度であ
るので、線引によりボンデイング用ワイヤーとし
て使用される30μｍにも伸線することが可能とな
る。 このため、本発明に係るボンデイング用アルミ
ニウムワイヤーの製造法においては、強度向上、
耐蝕性向上およびボンデイング強度向上等に効果
の大きい、Si、Ni、Cu、Cr、Mn、Zr、Ti、Ｖ、
Mg、Zn等の含有元素を１種または２種以上を合
計0.5wt％以上を含有するアルミニウム合金鋳塊
にエレクトロンビームを照射することによつて、
従来のDC鋳塊に比較して含有元素の固溶量が大
きくなることを主な原因として、晶出物が微細均
一で、かつ、晶出量も少ない組織の材料が得ら
れ、そのため30μｍの極細線に線引き加工するこ
とができ、断線することがない加工性の優れたボ
ンデイング用ワイヤーを製造することができる。
なお、アルミニウム合金鋳塊の他に、鋳塊を展伸
加工した線材等の中間加工材にも適用できる。さ
らに、同様な理由によりDC鋳塊では固溶されな
い量の元素をエレクトロンビーム照射により固溶
させることができるため、諸特性の優れたボンデ
イング用アルミニウム線材が得られる。 〔実施例〕 次に、本発明に係るボンデイング用アルミニウ
ムワイヤーの製造法について実施例を説明する。 実施例 第１表に示す含有成分および成分割合のアルミ
ニウム合金を、従来のDC鋳造法により120mmの鋳
塊を製造し、この鋳塊にエレクトロンビームを照
射して再溶解凝固させた後、90mmφの押出ビレツ
トを作製した。 なお、エレクトロンビーム処理は、 加速電圧（KV） 120 ビーム電流（mA） 130 鋳塊移動速度（mm／sec） 6.0 の条件で、第１図に示すように、縦横共に120mm
長さ、アルミニウム合金鋳塊１にビーム２を照射
した。照射方向は図示の矢印のように行なつた。 その後、直径９mmの線材に押出し、続いて加
熱、外皮切削および線引きを繰り返し行なつて直
径30μｍのボンデイング用ワイヤーを製造した。 エレクトロンビーム処理を行なつた場合は、第
２図ａの顕微鏡写真に示すエレクトロンビーム処
理鋳塊を押出したアルミニウム合金の金属組織の
ように、第２図ｂ単にDC鋳塊を押出した場合の
アルミニウム合金の金属組織に比して、晶出物が
著しく小さいことがわかる。No.１合金を使用し
た。 また、第２表に示す通り、本発明に係るボンデ
イング用アルミニウムワイヤーの製造法によるワ
イヤーは、線引加工を行なつても断線が起らず、
従来のDC鋳塊よりのワイヤーに比較して極めて
優れた線引加工性を有しており、さらに、本発明
に係るボンデイング用アルミニウムワイヤーの製
造法によるワイヤーのボンデイング強度は、従来
のDC鋳塊よりのワイヤーのボンデイング強度に
比して著しく優れていることがわかる。
【表】
以上説明したように、本発明に係るボンデイン
グ用アルミニウムワイヤーの製造法は上記の構成
を有しているものであるから、ボンデイング用ワ
イヤーとして30μｍという極細線まで線引を行な
つても断線することがなく、強度が高く、耐蝕性
も良好で、さらに、ボンデイング強度も高いとい
う優れた効果を有するものである。
グ用アルミニウムワイヤーの製造法は上記の構成
を有しているものであるから、ボンデイング用ワ
イヤーとして30μｍという極細線まで線引を行な
つても断線することがなく、強度が高く、耐蝕性
も良好で、さらに、ボンデイング強度も高いとい
う優れた効果を有するものである。
第１図は本発明に係るボンデイング用ワイヤー
の製造法におけるエレクトロンビーム照射を示す
概略図、第２図はエレクトロンビームを照射した
押出材と照射しない押出材との金属組織を示す顕
微鏡写真である。 １…鋳塊、２…ビーム。
の製造法におけるエレクトロンビーム照射を示す
概略図、第２図はエレクトロンビームを照射した
押出材と照射しない押出材との金属組織を示す顕
微鏡写真である。 １…鋳塊、２…ビーム。
Claims (1)
- １ Si、Ni、Cu、Cr、Mn、Zr、Ti、Ｖ、Mg、
Znのうちから選んだ１種または２種以上を合計
で0.5wt％以上を含有するアルミニウム合金の鋳
塊或いは鋳塊を展伸加工した中間工程材に、高エ
ネルギー密度の線束を照射することにより、局部
的な再溶解および凝固を連続的に行なわせて晶出
物を微細均一とした後、伸線加工を行なうことを
特徴とするボンデイング用アルミニウムワイヤー
の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59239068A JPS61117258A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | ボンディング用アルミニウムワイヤ−の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59239068A JPS61117258A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | ボンディング用アルミニウムワイヤ−の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61117258A JPS61117258A (ja) | 1986-06-04 |
| JPS623227B2 true JPS623227B2 (ja) | 1987-01-23 |
Family
ID=17039376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59239068A Granted JPS61117258A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | ボンディング用アルミニウムワイヤ−の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61117258A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61136654A (ja) * | 1984-12-08 | 1986-06-24 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム極細線の製造方法 |
| JPS61136653A (ja) * | 1984-12-08 | 1986-06-24 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム極細線の製造方法 |
| JPH079049B2 (ja) * | 1986-10-09 | 1995-02-01 | スカイアルミニウム株式会社 | リードフレーム、コネクタもしくはスイッチ用導電圧延材料 |
| KR100407779B1 (ko) * | 1995-10-18 | 2004-03-18 | 엘지전선 주식회사 | 에나멜선의용도를갖는알루미늄합금및합금선의제조방법 |
| WO2013180300A1 (ja) * | 2012-05-29 | 2013-12-05 | 国立大学法人茨城大学 | パワー半導体用アルミニウムワイヤ及び該アルミニウムワイヤを用いた半導体装置、並びに該アルミニウムワイヤの探索方法 |
| CN113584355A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-02 | 上杭县紫金佳博电子新材料科技有限公司 | 一种键合用铝基合金母线及其制备方法 |
-
1984
- 1984-11-13 JP JP59239068A patent/JPS61117258A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61117258A (ja) | 1986-06-04 |
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