JP5541440B2 - 合金線およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、金線に関し、特に、半導体パッケージ工程における合金線およびその製造方法に関する。
半導体デバイスのパッケージ工程において、金線がチップおよび基板に連接される。金線によりチップと基板とが電気的に接続され、チップと基板との間での信号および電流伝達を行う。
金線の負荷強度、延伸性、湾曲性、融点、電気性、硬度、ＩＣチップとの接続能力など主要な特性は、用いた材料と関係がある。上記の特性は、半導体デバイスの寿命および安定性に悪影響を及ぼす。チップおよび基板の形態により、用いられる金線の規格も異なる。
従来の金線は、主に純金から製造されている。純金から製造された金線は、比較的良好な延伸性および導電性という物理的性質を有する。しかし、純金材料から造られる金線は、コストが高いため、半導体デバイスのコストを増加させた。そのため、純金金線と同等の効果を有し、大幅にコストを下げる金線を提供するのが本発明の課題である。
一方、先行技術として、例えば特許文献１は、金と、銀と、ゲルマニウム，シリコン，アルミニウム，又は銅のいずれか１つと、からなる金合金ボンディングワイヤの組成を開示している。
特許第４１３０８４３号公報
本発明の目的は、金、銀およびパラジウムの三種の金属から製造され、純金金線と同様の効果を有し、コストを下げる合金線およびその製造方法を提供することにある。
上述の目的を達成するため、本発明は、実質上銀、金、パラジウムからなる合金線およびその製造方法を提供する。本発明の合金線およびその製造方法は、ａ工程において、8.00〜30.00重量%の金および66.00〜90.00重量%の銀の成分を含んだ主要金属材料が提供される。ｂ工程において、主要金属材料が真空溶炉内に入れられ、真空溶炉内に0.01〜6.00重量%のパラジウムを含んだ副次的原料金属材料が混入されると、金銀パラジウム合金溶解液が作り出される。ｃ工程において、金銀パラジウム合金溶解液が連続して鋳造され、引き伸ばされて金銀パラジウム合金線材が形成される。ｄ工程において、金銀パラジウム合金線材が引き伸ばされて所定の線径の金銀パラジウム合金線に加工される。
本発明の合金線は、金、銀およびパラジウムの三種の金属から製造され、純金金線と同等の効果を有し、大幅にコストを削減することができる。
本発明の一実施形態による合金線の製造方法を示す流れ図である。 図１の細部を示す流れ図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２を参照する。図１は、本発明の一実施形態による合金線の製造方法を示す流れ図である。図２は、図１の細部を示す流れ図である。図１および図２に示すように、本発明の合金線の製造方法は、まず、工程１００において、金および銀の成分を含んだ主要金属材料が提供される。
工程１０２において、溶解精錬が行われる。金および銀の成分を含んだ主要金属材料が真空溶炉内に入れられ（工程１０２ａ）、次に、真空溶炉内にパラジウムを含んだ副次的原料金属材料が混入され、溶解される（工程１０２ｂ）。これにより、真空溶炉が金銀パラジウム合金溶解液を作り出す（工程１０２ｃ）。金銀パラジウム合金溶解液は、金が8.00〜30.00重量%、銀が66.00〜90.00重量%、パラジウムが0.01〜6.00重量%含まれる。
金銀パラジウム合金溶解液が連続して鋳造され、引き伸ばされて線径が４〜８ mmの金銀パラジウム合金線材が形成される（工程１０２ｄ）。リールにより金銀パラジウム合金線材が巻き取られる（工程１０２ｅ）。成分比率が正しいか、金銀パラジウム合金線材の成分分析が行われる（工程１０２ｆ）。
工程１０４において、鋳造された金銀パラジウム合金線材が引き伸ばされる。線径が４〜８ mmの金銀パラジウム合金線材が第１の太線伸線機により３mm以下に引き伸ばされる（工程１０４ａ）。引き続き、第２の太線伸線機により１mm以下に引き伸ばされる（工程１０４ｂ）。第１の細線伸線機により0.18 mm以下に引き伸ばされる（工程１０４ｃ）。0.18 mm以下の金銀パラジウム合金線材が第２の細線伸線機（工程１０４ｄ）、極細線伸線機（工程１０４ｅ）および超極細線伸線機（工程１０４ｆ）に順番に引き伸ばされて0.050 mm (2.00mil)〜0.010 mm (0.40mil)の金銀パラジウム合金線となる。
工程１０６において、金銀パラジウム合金線の表面が洗浄される。
工程１０８において、金銀パラジウム合金線に対して、乾燥およびアニール処理が行われることにより、金銀パラジウム合金線の破断強度(Breaking Load)、伸度(Elongation) など物理的特性が所定範囲内に限定されるようにする。
本発金銀パラジウム合金線は、ＩＣ、ＬＥＤおよびＳＡＷのパッケージにおいて、導線として用いられる
以下、本発明の三つの実施形態を詳細に説明する。
第１の実施形態
金および銀の成分を含んだ主要金属材料が真空溶炉内に入れられ、次に、真空溶炉内にパラジウムを含んだ副次的原料金属材料が混入されると、真空溶炉が攪拌および溶解を行い、金銀パラジウム合金溶解液を作り出す。金銀パラジウム合金溶解液は、金が30.00重量%、銀が66.00重量%、パラジウムが4.00重量%含まれる。
金銀パラジウム合金溶解液が連続して鋳造され、引き伸ばされて線径が４mmの金銀パラジウム合金線材が形成される。リールにより金銀パラジウム合金線材が巻き取られる。成分比率が正しいか、金銀パラジウム合金線材の成分分析が行われる。
鋳造された金銀パラジウム合金線材が形成されると、引き伸ばしが行われる。線径が４ mmの金銀パラジウム合金線材が第１の太線伸線機により３mm以下に引き伸ばされる。引き続き、第２の太線伸線機により１mmに引き伸ばされる。第１の細線伸線機により0.18 mmに引き伸ばされる。0.18 mmの金銀パラジウム合金線材が第２の細線伸線機、極細線伸線機および超極細線伸線機に順番に引き伸ばされて0.050 mm〜0.010 mmの金銀パラジウム合金線となる。
金銀パラジウム合金線の表面が洗浄されると、乾燥およびアニール処理が行われる。
第２の実施形態
金および銀の成分を含んだ主要金属材料が真空溶炉内に入れられ、次に、真空溶炉内にパラジウムを含んだ副次的原料金属材料が混入されると、真空溶炉が攪拌および溶解を行い、金銀パラジウム合金溶解液を作り出す。金銀パラジウム合金溶解液は、金が8.00重量%、銀が86.00重量%、パラジウムが6.00重量%含まれる。
金銀パラジウム合金溶解液が連続して鋳造され、引き伸ばされて線径が６mmの金銀パラジウム合金線材が形成される。リールにより金銀パラジウム合金線材が巻き取られる。成分比率が正しいか、金銀パラジウム合金線材の成分分析が行われる。
鋳造された金銀パラジウム合金線材が形成されると、引き伸ばしが行われる。線径が６ mmの金銀パラジウム合金線材が第１の太線伸線機により３mm以下に引き伸ばされる。引き続き、第２の太線伸線機により１mmに引き伸ばされる。第１の細線伸線機により0.18 mmに引き伸ばされる。0.18 mmの金銀パラジウム合金線材が第２の細線伸線機、極細線伸線機および超極細線伸線機に順番に引き伸ばされて0.050 mm〜0.010 mmの金銀パラジウム合金線となる。
金銀パラジウム合金線の表面が洗浄されると、乾燥およびアニール処理が行われる。
第３の実施形態
金および銀の成分を含んだ主要金属材料が真空溶炉内に入れられ、次に、真空溶炉内にパラジウムを含んだ副次的原料金属材料が混入されると、真空溶炉が攪拌および溶解を行い、金銀パラジウム合金溶解液を作り出す。金銀パラジウム合金溶解液は、金が9.99重量%、銀が90.00重量%、パラジウムが0.01重量%含まれる。
金銀パラジウム合金溶解液が連続して鋳造され、引き伸ばされて線径が８mmの金銀パラジウム合金線材が形成される。リールにより金銀パラジウム合金線材が巻き取られる。成分比率が正しいか、金銀パラジウム合金線材の成分分析が行われる。
鋳造された金銀パラジウム合金線材が形成されると、引き伸ばしが行われる。線径が８ mmの金銀パラジウム合金線材が第１の太線伸線機により２mm以下に引き伸ばされる。引き続き、第２の太線伸線機により１mmに引き伸ばされる。第１の細線伸線機により0.18 mmに引き伸ばされる。0.18 mmの金銀パラジウム合金線材が第２の細線伸線機、極細線伸線機および超極細線伸線機に順番に引き伸ばされて0.050 mm〜0.010 mmの金銀パラジウム合金線となる。
金銀パラジウム合金線の表面が洗浄されると、乾燥およびアニール処理が行われる。
金、銀およびパラジウムの三種の金属を用いて調合した合金線は、純金金線の効果を有し、大幅にコストを削減することができる。
本発明では好適な実施形態を前述の通りに開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知する者は誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
工程１００ 主要金属材料が提供される
工程１０２ 溶解精錬が行われる
工程１０４ 引き伸しが行われる
工程１０６ 表面が洗浄される
工程１０８ アニール処理が行われる
工程１０２ａ 真空溶炉内に入れられる
工程１０２ｂ 攪拌および溶解が行われる
工程１０２ｃ 金銀パラジウム合金溶解液が作り出される
工程１０２ｄ 金銀パラジウム合金線材が形成される
工程１０２ｅ 金銀パラジウム合金線材が巻き取られる
工程１０２ｆ 成分分析が行われる
工程１０４ａ 第１の太線伸線機により引き伸ばしが行われる
工程１０４ｂ 第２の太線伸線機により引き伸ばしが行われる
工程１０４ｃ 第１の細線伸線機により引き伸ばしが行われる
工程１０４ｄ 第２の細線伸線機により引き伸ばしが行われる
工程１０４ｅ 極細線伸線機により引き伸ばしが行われる
工程１０４ｆ 超極細線伸線機により引き伸ばしが行われる

Claims (5)

  1. ＩＣ、ＬＥＤおよびＳＡＷのパッケージにおいて導線として用いられる、銀、金、パラジウムからなる合金線を製造する製造方法であって、
    ８．００〜３０．００重量％の金および６６．００〜９０．００重量％の銀の成分を含んだ主要金属材料が提供されるａ工程と、
    前記主要金属材料が真空溶炉内に入れられ、真空溶炉内に０．０１〜６．００重量％のパラジウムである添加金属材料が混入されると、金銀パラジウム合金溶解液が作り出されるｂ工程と、
    前記金銀パラジウム合金溶解液が連続して鋳造され、鋳塊が形成されることなく直接引き伸ばされて金銀パラジウム合金線材が形成されるｃ工程と、
    前記金銀パラジウム合金線材が引き伸ばされて所定の線径の金銀パラジウム合金線に加工されるｄ工程と、を含むことを特徴とする合金線の製造方法。
  2. 前記ｂ工程の前記金銀パラジウム合金溶解液が連続して鋳造され、引き伸ばされて線径が４〜８ｍｍの前記金銀パラジウム合金線材が形成され、リールにより前記金銀パラジウム合金線材が巻き取られ、前記金銀パラジウム合金線材の成分分析が行われることを特徴とする請求項１に記載の合金線の製造方法。
  3. 前記ｄ工程において、線径が４〜８ｍｍの前記金銀パラジウム合金線材が第１の太線伸線機により３ｍｍ以下に引き伸ばされ、第２の太線伸線機により１ｍｍ以下に引き伸ばされ、
    第１の細線伸線機により０．１８ｍｍ以下に引き伸ばされ、０．１８ｍｍ以下の前記金銀パラジウム合金線材が第２の細線伸線機、極細線伸線機および超極細線伸線機に順番に引き伸ばされて０．０５０〜０．０１０ｍｍの前記金銀パラジウム合金線となることを特徴とする請求項２に記載の合金線の製造方法。
  4. 前記ｄ工程の後に、前記金銀パラジウム合金線の表面が洗浄されると、乾燥およびアニール処理が行われることを特徴とする請求項３に記載の合金線の製造方法。
  5. ＩＣ、ＬＥＤおよびＳＡＷのパッケージにおいて導線として用いられる、組成成分が銀、金、パラジウムからなる合金線であって、
    ８．００〜３０．００重量％の金と、
    ６６．００〜９０．００重量％の銀と、
    ０．０１〜６．００重量％のパラジウムと、を含み、
    上記合金溶解液から連続鋳造され、鋳塊が形成されることなく直接引き伸ばされて製造されることを特徴とする合金線。
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