KR100205311B1 - 반도체 소자용 금선의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자용 금선(Gold Wire)의 제조 방법에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 금선의 제조 방법을 개선하여 최종적으로 제조 완료되는 금선의 루프특성 및 기계적 특성등이 향상되도록 한 반도체 소자용 금선의 제조 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 낮은 순도의 금을 녹인 후 이 녹여진 금의 순도를 높인 다음 이를 금 잉곳(1)화하는 제1단계와, 상기 금 잉곳에 전기적인 특성을 가하여 순도를 더 높이는 제2단계와, 상기 전기적인 특성을 가하여 순도가 더 높아진 금 잉곳(1)을 존멜팅법에 의해 순도를 더 높이는 제3단계와, 상기 금 잉곳을 녹인 다음 이 녹여진 용탕분사법에 의해 미세하게 분말화시키는 제4단계와, 상기 분말화된 금에 분말화된 첨가제를 섞는 제5단계와, 상기 섞여진 금 분말과 첨가제 분말을 금선(8) 형상으로 인발하는 제6단계와, 상기 인발되는 금선을 청정화시키는 제7단계와, 상기 청정화된 금선(8)을 열처리하는 제8단계와, 상기 열처리된 금선을 스풀에 감는 제9단계가 순차적으로 행해져서 된 것이다.

Description

반도체 소자용 금선의 제조 방법

본 발명은 반도체 소자용 금선(Gold Wire)의 제조 방법에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 금선의 제조 방법을 개선함으로서 최종적으로 제조 완료되는 금선의 루프 특성 및 기계적 특성등이 향상되도록 한 금선의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 금은 다른 금속에 비해 전기 전도성 및 기타 특성이 매우 높은 금속으로서 이와 같은 금이 사용되는 분야는 다양한데, 이중 반도체 분야의 소자에 사용되기 위한 금선의 종래 제조 방법을 보면 다음과 같다.

제1도는 종래 방법에 의해 금선을 제조하는 과정을 나타낸 공정도로서, 먼저 제1a도와 같dl 낮은 순도의 금을 녹인 후, 이 녹여진 금의 순도를 약 99.99% 정도까지 높인 다음 이를 금잉곳(1)화 한다.

그리고 상기 99.99%의 순도를 가진 금잉곳을 용기(2)내에 담겨진 전해조(3) 및 상기 전해조에 복수개 담겨진 전극판(4) 사이로 담근 다음 전극판에 전류를 인가하면 상기 전류가 전극판을 통하여 전해조(3)에 전달되는데, 이때 상기 전극판(4)과 전해조(3) 및 금잉곳(1)이 화학반응하여 금잉곳의 순도를 약 99.995% 정도까지 높이게 된다.

이와 같이 고순도로 금잉곳(1)을 정제한 다음에는 이를 다시 고순도로 정제하여야 하는데, 이는 상기 약 99.995% 정도의 순도를 가진 금잉곳(1)가지고는 원하는 목적의 높은 전기전도성 및 기계적 특성을 가진 금선을 만족시키지 못하기 때문이다.

이에 따라 상기 금잉곳(1)을 정제하기 위해 먼저, 용기(2)로부터 금잉곳(1)을 꺼낸 다음 이를 도1c에 도시한 바와 같이 존멜팅법에 의해 정제를 실시한다.

즉, 상기 용기(2)로부터 꺼내진 금잉곳(1)을 복수개의 히터(5) 사이로 이동시켜 상기 금잉곳(1)이 부분적으로 히터(5)로부터 영향을 받도록 하고 있는데, 이는 상기 히터로부터 발산되는 열이 금잉곳(1)과 반응을 일으켜 금잉곳의 순도를 높이기 때문이며, 이때 금잉곳의 순도는 약 99.999% 정도까지 높아지게 된다.

이와같이 정제된 금잉곳(1)에는 인발되는 금의 휘어짐정도를 나타내는 루프(Loop) 특성 및 기계적 특성 등을 만족시키기 위해 상기 금잉곳(1)에 첨가제(분말 형태의 칼슘등)를 넣어야 하는데, 이를 위해서는 도 1d에 도시한 바와 같이 금잉곳을 녹인 다음 이 녹여진 금(이하 금용탕(金容湯)이라함)을용탕용기(6)에 부은 다음 첨가제 분말을 넣은후 먹싱기(도시는 생략함)등으로 상기 금용탕과 첨가제 분말을 섞는다.

그리고 상기 섞여진 금용탕과 첨가제 분말을 1eeh에 도시한 바와 같이 인발다이(7)내에 채운 다음 이를 인발장치(도시는 생략함)등을 이용해 금선(8)의 형상으로 인발하여야 하는데, 이때 상기 인발되는 금선을 반도체 소자 등에 사용하기 위해서는 그 두께를 매우 얇게하여 인발하여야 한다.

이와 같은 얇은 두께의 금선(8)dmf 인발하기 위해서는 먼저 인발되는 금선의 직경()을 점차적으로 줄이도록 인발다이(7)를 도 1e에 도시한 화살표와 같이 이동시키다가 원하는 직경()의 금선(8)이 인발되면 상기 인발다이 (7)의 이동을 중지시킨다.

상기와 같이 인발다이(7)의 이동을 중지시키면 원하는 직경()의 금선이 계속 인발되는데, 이때 상기 인발다이(7)내의 인발되는 부위에는 인발되는 금선(8)의 인발이 원활하도록 하기 위해 그리스 등의 윤활제를 유입시킨다.

그리고, 상기 금선을 큰 직경()에서부터 점차적으로 작은 직경으로 인발하는 이유는 원하는 직경()의 금선(8)은 매우 얇은데, 이를 처음부터 인발다이(7)를 통해 인발하기란 기술적으로 매우 어렵기 때문이다.

한편, 상기 인발된 금선(8)에는 원활한 인발이 되도록 하기 위해 그리스 등의 윤활제가 묻어있는 상태이므로 1f도에 도시한 바와 같이 상기 금선(8)에 묻어있는 그리스 등의 윤활제를 청정장치(도시는생략함) 등을 이용해 깨끗이 제거하는 금선청정 공정을 거친 다음 상기 깨끗해진 금선(8)을 열처리하는 공정을 수행하게 되며, 이 열처리 과정은 통상 어닐링(Annealing)으로 하게되는데, 이는 인발되는 금선(8)이 심한 소성변형을 받아 응력이 집중되어 있으므로 이를 풀어주기 위한 것이다.

그리고 상기 열처리된 금선(8)을 스풀에 감아 최종적으로 금선의 제조를 완료한다.

그러나 종래에는 금선의 루프특성 및 기계적 특성 등을 결정하는 첨가제 분말을 금용탕내에 투입하여 섞을때 금용탕내의 기포나 비중차에 의해 상기 금용탕내에 섞여지는 첨가제 분말의 분포가 불균일 해지게 되므로 금선의 루프 특성 및 기계적 특성 등의 신뢰도가 낮아지는 문제점이 있었다.

본 발명은, 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 금선의 제조 방법을 개선하여 최종적으로 제조 완료되는 금선의 루프 특성 및 기계적 특성 등이 향상되도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 낮은 순도의 금을 녹인 후 이 녹여진 금의 순도를 높인 다음 이를 금잉곳화하는 제 1 단계와, 상기 금잉곳에 전기적인 특성을 가하여 순도를 더 높이는 제2단계와, 상기 전기적인 특성을 가하여 순도를 더 높아진 금잉곳을 존멜팅법에 의해 순도를 더 높이는 제3단계와, 상기 금잉곳을 녹인 다음 이 녹여진 금을 용탕분사법에 의해 미세하게 분말화시키는 제4단계와, 상기 분말화된 금에 분말화된 첨가제를 섞는 제5단계와, 상기 섞여진 금분말과 첨가제 분말을 금선 형상으로 인발하는 제6단계와, 상기 인발되는 금선을 청정화시키는 제7단계와, 상기 청정화된 금선을 열처리하는 제8단계와, 상기 열처리된 금선을 스풀에 감는 제9단계가 순차적으로 행하여짐을 특징으로 하는 반도체 소자용 금선의 제조 방법이 제공된다.

제1도는 종래 방법에 의해 금선을 제조하는 과정을 나타낸 공정도.

제1a도는 금 잉곳을 나타낸 사시도.

제1b도는 제1a도의 금 잉곳을 전기적인 특성을 이용하여 정제하는 상태를 나타낸 일부 종단면도.

제1c도는 제1b도에서 정재된 금 잉곳을 존멜팅법에 의해 다시 정제하는 상태를 나타낸 정면도.

제1d도는 제1c더에서 정재된 금 잉곳을 녹인 다음 분말화된 첨가제를 주입하는 상태도.

제1e도는 제1d도에서 섞여져 녹아있는 상태의 첨가제 분말과 금이 인발되는 상태를 나타낸 종단면도.

제1f도는 제1e도에서 인발된 금선을 청정시켜 열처리한 다음 스풀에 감는 상태를 나타낸 구성도.

제2도는 본 발명 방법에 의해 금선을 제조하는 방법을 나타낸 공정도로서,제2a도는 금잉곳을 나타낸 사시도.

제2b도는 제2a도의 금잉곳을 전기적인 특성을 이용하여 정제하는 상태를 나타낸 일부 종단면도.

제2c도는 제2b도에서 정제된 금잉곳을 존메팅법에 의해 다시 정제하는 상태를 나타낸 정면도.

제2d도는 제2c도에서 정제된 금잉곳을 녹인 다음 분말화시키는 상태를 나타낸 종단면도.

제2e도는 제2d도의 분말화된 금분말과 첨가제 분말을 섞은 상태를 나타낸 종단면도.

제2f도는 제2e도에서 섞여진 금분말과 첨가제 분말을 금선으로 인발하는 상태를 나타낸 종단면도.

제2g도는 제2f도에서 인발된 금선을 청정시켜 열처리한 다음 스풀에 감는 상태를 나타낸 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 금잉곳 8 : 금선

9 : 발열체

이하, 본 고안을 일실시예로 도시한 첨부된 도2를 참고로하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 도2는 본 발명 방법에 의해 금선을 제조하는 방법을 나타낸 공정도로서, 도2a는 금잉곳을 나타낸 사시도이고, 도2b는 도1a의 금잉곳을 전기적인 특성을 이용하여 정제하는 상태를 나타낸 일부 종단면도이며, 도2c는 도2b에서 정제된 금잉곳을 존멜팅법에 의해 다시 정제하는 상태를 나타낸 정면도이고, 도2d는 도2c에서 정제된 금잉곳을 녹인 다음 분말화시키는 상태를 나타낸 종단면도이며,도2e는 도 2d의 분말화된 금 분말과 첨가제 분말을 섞는 상태를 나타낸 종단면도이고, 도2f는 도2e에서 섞여진 금분말과 첨가제 분말을 금선으로 인발하는 상태를 나타낸 종단면도이며, 도2g는 도2f에서 인발된 금선을 청정시켜 열처리 한 다음 스풀에 감는 상태를 나타낸 구성도이다.

본 발명의 구성을 보면 인발다이(7)의 주위에 발열체(9)를 설치하여 섞여진 금분말과 첨가제 분말이 인발될때 상기 발열체를 발열시켜 이 발생된 열이 섞여진 금분말과 첨가제 분말의 급속응고를 도와 인발되도록 한 것이다.

이하, 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같은데, 도2a 내지 도2c에 나타낸 바와 같이 금잉곳에 전기적인 특성을 가하여 순도를 높인 다음 이 금잉곳을 존멜팅법에 의하여 순도를 더 높이는 과정은 종래의 작용과 동일하므로 이하 설명을 생략하기로 하고 동일부호를 부여하기로 한다.

본 발명은 정제된 금잉곳(1)을 일정한 로(도시는 생략함)를 이용해 녹인 다음 이 녹여진 금용탕을 도 2d에 나타낸 바와 같이 호퍼(10)내에 부으면 상기 호퍼의 하부에 형성된 유출구(10a)를 통해 상기 금용탕이 하부로 자중낙하하게 되는데, 이때 상기 유출구 일측에 설치된 분사기(11)를 통해 외부로부터 고압의 공기를 분사시키면 상기 유출구(10a)를 통해 자중낙하하게 되는 금용탕은 분사기(11)로부터 뿜어져 나오는 고압의 공기에 의해 미세하게 분말화되어 하부로 떨어지게 된다.

그 다음, 상기 용탕분사법에 의해 분말화된 금분말을 도 2e에 도시한 바와 같이 대형 V 믹서기(12)의 일측관(12a)에 넣고, 타측관(12b)에는 역시 미세하게 분말화된 첨가제 분말을 넣은 다음 모터(도시는 생략함)를 구동시키면 상기 모터에 일단이 축결합 됨과 함께 타측은 V 믹서기(12)의 일측관(12a)을 관통한 다음 타측관(12b)에 관통된 회전축(13)이 회전하므로 상기 일측관(12a) 및 타측관(12b)을 통하여 투입된 금분말 과 첨가제 분말이 회전축(13)의 회전에 따라 분사되어 퍼진다음 V 믹서기 (12)의 하부로 모여 섞이게 된다.

이와 같이 상기 섞여진 금분말과 첨가제 분말을 도 2f에 도시한 바와 같이 인발다이(7)내에 투입한 다음 상기 인발다이의 주위에 설치된 발열체(9)를 가열시키면서 금선의 형상으로 인발을 실시한다.

한편, 상기 인발다이(7)내에 투입되는 섞여진 금분말과 첨가제 분말은 인발다이 주위에 설치된 발열체(9)의 발열에 의해 급속 응고된 다음 금선(8)의 형상으로 인발하게 된다. 즉, 상기 섞여진 금분말고 첨가제 분말을 녹이지 않고 고압으로 압축한 다음 인발하게 되는 것이다.

그리고 상기 인발된 금선(8)은 도 2g에 나타낸 바와 같이 공정이 진행되는데, 이와 같은 공정은 이미 상술한 바와 같으므로 그 설명을 생략한다.

이상에서와 같이, 본 발명은 금을 미세하게 분말화 시킨 후 이 금분말을 미세한 첨가제 분말과 섞은 다음 상기 금분말과 첨가제 분말을 골고루 섞어 급속응고로 열을 가하면서 인발하므로 주조재에 비해 결정립의 크기가 미세해지게 되어 금선의 루프 특성이 향상됨은 물론 항복강도, 인장강도, 연신율 등의 기계적 특성이 향상되며 전기전도성 등이 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 낮은 순도의 금을 녹인 후 이 녹여진 금의 순도를 높인 다음 이를 금잉곳화 하는 제1단계와, 상기 금잉곳에 전기적인 특성을 가하여 순도를 더 높이는 제2단계와, 상기 전기적인 특성을 가하여 순도가 더 높아진 금잉곳을 존멜팅법에 의해 순도를 더 높이는 제3단계와, 상기 금잉곳을 녹인 다음 이 녹여진 금을 용탕분사법에 의해 미세하게 분말화시키는 제4단계와,상기 분말화된 금에 분말화된 첨가제를 섞는 제5단계와, 상기 섞여진 금분말과 첨가제 분말을 금선 형상으로 인발하는 제6단계와, 상기 인발되는 금선을 청정화시키는 제7단계와, 상기 청정화된 금선을 열처리하는 제8단계와, 상기 열처리된 금선을 스풀에 감는 제9단계와 순차적으로 행하여 짐을 특징으로 하는 반도체 소자용 금선의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 섞여진 금분말과 첨가제 분말을 인발다이를 이용해 인발할 때 상기 인발다이의 주위에 발열체를 설치하여 발열하도록 함을 특징으로 하는 반도체 소자용 금선의 제조 방법.