KR830001996B1 - 반도체용 금의 극세선(골드와이어 : gold Bonding wire) 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

반도체용 금의 극세선(골드와이어 : gold Bonding wire) 제조방법

제1도는 본 발명의 방법에 있어서, 전해단계를에 사용된 장치를 도시한 도면.

제2도는 본 발명의 방법에 사용된, 극세선 신선기의 사시도.

제3도는 본 발명의 방법에 사용된, 제2도 장치의 중요부분의 확대사시도.

제4도는 제2도 장치에서 완성된 금의 극세선을 어닐링(annealing)하는 단계에서 사용되기 위한 장치의 래략사시도.

본 발명은 반도체용금의 극세선의 제조방법에 관한 것이며, 특히 반도체단자접속용 골드와이어(gold bonding wire)의 제조방법에 관한 것이다.

반도체용 골드와이어를 제조하려면 먼저 금의 금속적 특성과 물리적 특성 등을 충분히 얻기 위하여 금의 순도를 고품위로 높여야만 했다.

즉, 금의 순도가 99.999 이상이 되어야만 상기된 극세선(직경 10μ

내지 50μ

)을 뽑는 것이 가능하게 되며, 이 상태에서는 금의 특성이 균일하게 나타나게 되며, 극세선을 절단없이 선인할 수 있는 것이다. 그러나 이러한 순도를 경제적으로 높힐 수있는 방법에 대하여서는 기본적으로 용융분리, 비중분리, 전기분해 및 단결정재 용융방법 등이 있다. 이러한 방법들은 전체적으로 사료의 순도를 높힐 수 있으나, 그순도가 어느정도 높으면 그 이상의 고순도를 얻을 수 없고 특히 99.99％ 이상이 되는 경우에는 육안 및 시약의 검사로서는 판별할 도리가 없어 상기된 방법에 의하여 순도를 확실히 높힐 수 있는 방법이 필요하였다. 또한 이러한 여건에 기인하여 국내에서는 현재까지 반도체용 골드와이어의 생산이 불가능하였던 실정이었다. 이러한 실정에 비추어 본 발명에서는 반도체용 골드와이어를 생산할 수 있는 하기와 같은 방법에 제공함을 주요목적으로 하고 있다. 본 발명에서는 대별하여 금의 순도를 높히기 위한 전해단계, 고순도의 금에서 극세선을 선인하는 단계, 선인된 극세선을 소둔하기 위한 관계를 포함하는 제조방법을 제공함을 목적으로 하고 있다. 또한 금의 순도가 매우 높다는 것은 불순물의 함량이 작다는 것을 의미하며, 금의 순도가 낮다는 것은 불순물의 함량이 크다는 것을 의미하는 견지에서 볼때, 불순물의 많게되면 그 불순물이 금의 금속적인 특유의 결정구조와 조직상에 영향을 주게되어 직경이 매우 작은 즉 20μ

정도의 극세선의 선인가공하에서는 상기한 그 영향이 가공상의 물리적은 특성에까지 미쳐 작업중 극세선의 절단을 초래하게 된다.

즉, 자연상태에서 불순물의 함량이 높아지면, 불순물의 농도분포가 일정치 않게 된다는 것을 잠정적으로 의미하게 되므로, 상기된 단점을 회피할 수가 없으며, 또한 이러한 불순물의 분포 구배를 일정하기 위한 방법으로 여러가지 방법에 제안되어 있으나 경비가 높을 뿐만 아니라, 그 시설이 매우 복잡하므로 본 발명에서는 불순물의 농도구배를 일정하도록 하기 위하여 고순도의 금을 정제한 후에 시료금의 필요한 경도 및 내구성을 얻도록 하는 방법을 택하였다. 이러한 방법에 의거하면 필요한 불순물의 농도구배 및 그 함량을 임의로 조절하기에 매우 적당하며, 생산성에 대단히 향상되어진다는 것을 알 수 있다. 실제로 일정량의 시료를 한정하고 이것을 반복 정재하는 것은 그 공정이 매우 복할뿐만 아니라, 고단가의 시설을 필요로 하게되며, 더우기 순도가 높아질수록, 그 공정의 정밀도가 높아짐이 필요하며, 결국 생산의 공정이 복잡하여지고, 고순도의 금을 얻어지기에는 매우 많은 시간을 필요로하게 되어짐을 쉽게 알 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 필요로한 고순도의 금을 정제하기 위한 방법에 있어서, 다음과 같은 방법을 취하였다. 즉, 어느 정도의 시료인, 시중에서 쉽게 구할 수 있는 93 내지 99％의 금을 전기분해를 통하여 정련을 하는데, 통상적으로 사용되는 전기분해법으로서는 예를들어 전류를 크게하던가 하여 금이온의 이동속도가 높아지면, 금이온에 불순물의 분자가 실려서 이동되던가 금이온외로 존재하는 불순물(예를들어 구리, 백금 등…)의 분자결합력 이상의 에너지 레벨이 불순물 분자에 가해져서 금의 정제를 99.9％ 이상으로 높힐 수가 없게 되었으나, 본 발명에서는 공급전류를 적당한 맥류 파형의 또는 좌우비대칭의 펄스전압을 공급하여 금의 순도를 9⁵이상 높힐 수가 있게 하였다. 이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 일실시예를 더욱 상세히 설명하였다.

제1도에서는 본 발명의 방법에 있어서 첫번째 단계인 전해방법의 전해조 및 이에 부가된 전력 제어장치가 도시되어 있다. 여기에서 전해조(16)내에는 전해액(12), 예를들어, 염화금 또는 정화금 용액이 포함되어 있다. 전해액(12)내에는 전해의 시료가 되는 금뭉치(10)가 전극으로서 직류 공급전원 제어장치(14)의 정극성 단자(＋극)에 접속되어 있으며, 정제된 금을 인출하기 위한 전극으로서 전극(11)이 장치(14)의 부극성 단자에 접속되어 있다. 직류 공급 전원제어장치(14)에는 상용전업에서 직류를 유출하기 위한 정류기(13)에서 적당량의 전위가 공급되어진다.

직류 공급전원 제어장치(14)에서는 대략 펄스파형의 전력을 전해조에 공급하며, 공급되는 펄스파형은 정극성 부분의 간격이 20mS내지 내지 40mS, 부극성 부분의 간격이 5mS 내지 15mS 정도인 펄스이고 그 전압의 절대치가 1 내지 10V, 정도이다.

이러한 펄스 전압에 의하여 금이온이 전극(11)으로 이동될 때 금이온에 분자상태로 결합되어 있던 불순물 예를들어 은, 등이 분리되어 침전물(15)을 형성하게 된다. 본 실시예에서는 이때에 전류 밀도를 5 내지 10A, 전해액의 온도를 30°내지 90°로 하였었다.

제2도에서는 상기 전해조에서 유출된 99.999이상의 고순도 금을 선인하는 신선기의 전체 사시도가 도시되어 있다. 그런데, 제1도에 도시된 전해조에서 정제된 금은 너무 연성이 좋아서 이 상태로는 직접 신선기에 적용할 수 없으므로, 약간의 경화를 일으켜야 되며, 이러한 경화를 일으키기 위하여 미량의 경화제를 넣어 경화시켜야 된다. 본 실시예에서는, 이러한 경화제로서 친의 천의 원소중 5b족, 1b족, 8b족의 원소를 사용하였다. 물론 이들 중의 한가지를 사용할 수도 있으나 복잡사용도 가능하다.

이러한 재질의 고순도금을(99.999％ 상) 또는 와이어 형태로 주조하여 대략 20mm

내지 50mm

의 봉 또는 와이어로 하여 제2도에 도시된 신선기(20)의 가이드(23) 하단에 장작하고 전체를 (가)로 표시한 다이스를 통하도록 하여 선인공정에 들어가도록 한다. 다이스에서 금선이 선인되며 통과될 때의 발열이 축적되지 않도록 도관(22)를 통하여 윤활유를 공급하므로 다이스 및 금선을 냉각시키며 최종의 골드와이어는 (21)에 의하여 끊어지지 않도록 스풀에 감기어진다. 제3도에서는 제2도에서 (가)로 표시된 부분의 내부를 상세히 도시한 것으로서 금의 양호한 연성을 이용하여 선인하는 방법이다.

다이스들(25)는 도면중에서는 일렬로 8개가 설치되었으나, 필요에 따라서 증감할 수 있으며 여기서 골드와이어(9)는 회전축(23) 사이에 걸쳐져 있다. 이러한 신선기의 작동을 좀더 자세히 설명하자면, 축들(23, 24)의 직경이 일정하기 때문에, 골드와이어(9)가 굵은 경우와 좀더 얇은 경우의 신선속도가 다르게 되나, 한번 골드와이어(9)가 다이스(25-1)을 통과하는 선속도는 다이스(25-8)에서 통과되는 선속도와 전혀 다름에도 불구하고 회전축(23, 24)이 일정하게 회전하므로 회전축의 회전력이 다이스(25-1)를 통과한 부분과 다이스(25-7)를 통한 부분이 다르게 전달된다. 즉 다이스(25-1)를 통과한 부분이 회전축(24)의 회전력을 받아서 어느 정도 통과하면 나머지 부분이 축(24)상에 팽팽하게 밀착되지 못하고 늘어지게 되어 회전축(24)의 회전력이 전달되지 않게 된다. 이러한 관계가 전체의 다이스와 회전축들 (23, 24) 사이에 적용되어 연속적인 신선이 이루어진다.

이러한 신선과정이 끝나면 그때의 직경이 20μ

내지 30μ

가 되는데 이러한 상태로서는 사용할 수가 없다. 왜냐하면, 가공경화에 의하여 금의 극세선의 경도 또는 연성이 반도체 제조업들의 소유한 본딩기의 사용 특성에 접합하지 않기 때문이다.

다음에 제4도에서 상기 과정에서 제품으로 유출된 와이어의 어닐링 단계를 실시하기 위한 어닐링 장치가 도시되어 있다. 즉 제2도 장치에서 완성된 금의 극세선이 감긴 스플(30)에서 극세선이 인출되어 대략 200℃정도의 온도를 유지하는 열탕조(36)내를 통과하고 또한 열탕조(36)내에 있던 용액을 제거하기 위한 건조대(35)를 통과하여 최종 제품 스풀(38)에 감기게 된다. 이때에 금와이어의 굵기가 너무나 가늘기 때문에 스풀들(30, 38)은 자체전하를 갖지 못하도록 도체로 구성되거나, 도전체가 코팅된 재질로서 만들어져야만 한다.

이상에서 설명되고 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 방식에 따르자면 극히 간단하고 복잡한 설비없이도 금의 극세선을 다량 생산할 수 있는 것이며, 이러한 금의 극세선(골드와이어)은 그 효율성 및 사용목적은 널리 알려진 바와같이 주로 반도체 제작용으로 많이 쓰이며 그 외의 적용처가 많이 있으므로 여기에서는 그 설명을 생략하겠다. 또한 본 발명의 일실시예가 여기에서 설명되어 있지만, 본 발명이 여기에 국한되는 것은 아니며 본 발명의 정신에서 이탈하지 않는 한 많은 변형, 변경이 가능함을 주지하라.

Claims (1)

1. 반도체용 금의 극세선의 제조방법에 있어서, 저순도 금의 시료를 고순도의 금으로 정제하도록, 단속적인 전류를 가하는 전기분해 단계와, 상기 전기분해 단계에서 얻어진 고순도의 금을 경화시키도록 극소량의 경화제 예를들어 천이 원소중 제1b족, 제5b족 및 제3b족의 원소를 첨가하여 경화시키는 단계와. 상기 경화단계에서의 금와이어(10mm

   

   내지 50mm

   

   )를 신선하는 신선단계와 신선된 극세선을 어닐링하는 단계를 포함하는 반도체용 금의 극세선(골드와이어) 제조방법.

Images