(57)【要約】【課題】  貴金属の細線をダイヤモンド・ダイスとキャプスタン・ローラで極細線に伸線する場合、極細線の表面にキズが付きにくく、長期間メンテナンス・フリーで伸線することができる伸線方法を提供する。【解決手段】  スリップ型湿式伸線機によっ貴金属、特に純度９９．９９質量％以上の金（Ａｕ）の細線をダイヤモンド・ダイスとキャプスタン・ローラで伸線する方法において、前記キャプスタン・ローラとしてＨＩＰ処理されたセラミックス摺接面を有するものを用いることを特徴とする極細線への伸線方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリップ型湿式伸線機によって貴金属の細線をダイヤモンド・ダイスとキャプスタン・ローラで伸線する方法において、前記キャプスタン・ローラとしてＨＩＰ処理されたセラミックス摺接面を有するものを用いることを特徴とする極細線への伸線方法。
【請求項２】
貴金属が純度９９．９９質量％以上の貴金属であることを特徴とする請求項１に記載の極細線への伸線方法。
【請求項３】
貴金属が金（Ａｕ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の極細線への伸線方法。
【請求項４】
セラミックスがジルコニア（ＺｒＯ２）または窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の極細線への伸線方法。
【請求項５】
セラミックスがイットリア（Ｙ２Ｏ３）またはカルシア（ＣａＯ）安定ジルコニア（ＺｒＯ２）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の極細線への伸線方法。
【請求項６】
極細線が半導体素子接続用のボンディング・ワイヤであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の極細線への伸線方法。
【請求項７】
伸線中に潤滑液をろ過することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の極細線への伸線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スリップ型湿式伸線機用キャプスタンを用いた貴金属の細線の伸線方法に関し、特に半導体装置のボンディング・ワイヤに使用する高純度金（Ａｕ）（純度９９．９９質量％以上の金（Ａｕ）をいう。以下同じ。）の細線のコーン式スリップ型湿式伸線機による極細線への伸線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より貴金属の極細線へのスリップ型湿式伸線機による伸線工程では、伸線ダイスとキャプスタンを用いて、直径が数ｍｍワイヤを数十μｍまでの極細線へ連続的に伸線していくことが一般的である。このダイスには、強度と耐摩耗性が優れていることから、ダイヤモンド・ダイスが一般的に使用される。強度と耐摩耗性が良くない超硬ダイスなどを使用すると、例えば伸線中に高純度金属がダイスに焼きついたり摩耗粉が出やすくなったりするからである。
【０００３】
また、キャプスタンには、金属製円筒体の外周に円錐降段状のセラミックス製コーン外鍔を金属学的にまたは機械的に固着または圧着したコーン状の段付きキャプスタン、あるいは円筒状または円錐台状のセラミックス製外鍔を金属製円筒体の外周に金属学的にまたは機械的に固着または圧着したロール状の円筒形または円錐台形キャプスタン、あるいはすべてがセラミックス製の円筒形または円錐台形キャプスタンが使用される。
これらの段付きキャプスタンの場合は、複数の引抜きダイスを配置するとともに、そのダイスを通過した細線に引抜き力を与えるキャプスタン・ローラを各ダイスごとに配置する。そして、各ダイス間では高純度金属の細線を順次通して各パスごとに所定の断面減少率となるようにし、キャプスタン・ローラではその周速を細線の線速よりも大きくしてキャプスタン・ローラの外周面で貴金属の細線を摺接させながら極細線になるまで連続的に伸線を行っていた。
ここでキャプスタン・ローラ上を細線が通過する際、キャプスタン・ローラの周速と細線の線速との差を細線の線速で除した比（百分率で表したもの）をスリップ率（％）という。
【０００４】
段付きキャプスタンを用いたスリップ型湿式伸線機でキャプスタン・ローラと摺接する細線の線速は、最終の仕上げダイスを通過する際の極細線の線速が最も速くなる。この時最終のダイス後のキャプスタン・ローラの周速は、細線の線速よりも数％速くしている。極細線の線径は最終のダイスの径によって定まるので、最終ダイスの径は精密に制御されている。そして、仕上げダイスから出てきた貴金属の極細線は、ガイド・ローラを使用する場合にはガイド・ローラによって進行方向を変えられ、ガイド・ローラを使用しない場合はそのまま進行方向を変えないで、所定形状の円筒形ボビンまで送られ、ここで数千ｍ単位で巻き取られていた。一方、最初のダイスを通過する際には細線の線速が最も遅くなるので、スリップ率（％）は最初のダイス側にいくほど高くなっている。
そこで、段付きキャプスタンでは各キャプスタン・ローラの直径を順次大きくして、いずれの位置のスリップ率もほぼ一定になるようキャプスタン・ローラを同軸上に適宜配置することが行われている。
【０００５】
半導体装置は高度の信頼性が要求されるためボンディング・ワイヤに使用する高純度貴金属の極細線の場合、極細線の表面性状は高品質であることが求められる。高純度貴金属としては、金（Ａｕ）が一般的であるが、銀（Ａｇ）やパラジウム（Ｐｄ）や白金（Ｐｔ）あるいはＡｕ合金、Ａｇ合金、Ｐｄ合金、Ｐｔ合金のような極細線が用いられることもある。
例えば純度９９．９９質量％以上のＡｕからなる高純度ボンディング・ワイヤのコーン式スリップ型湿式伸線機による極細線への伸線において、これまでは伸線後の極細線の表面に表面キズが発生しやすかったり、極細線自身が断線したりすることがあった。
このようなキズが極細線の表面にあると、このボンディング・ワイヤを用いて半導体装置を製造するに際し、ボール形成時に真球のボールができなかったり、ボンディングの途中でワイヤが破断したりするトラブルの原因となる。
よって極細線の表面キズは極限まで低減することが必要になる。また、高純度貴金属の極細線は材質が軟質で柔らかい上に線径がきわめて細いという性質を有する。そのため、表面キズがあると極細線としての商品価値が落ちるだけでなく、伸線中に細線が不必要な振動をしたり断線したりする一因となっていた。
【０００６】
このためダイスの材質、潤滑剤の種類や粘度、キャプスタン・ローラの材質、スリップ率などこれまでにも様々な対策が考えられ、講じられてきた。
例えば、特開平６−１９８３２５号公報（特許文献１）には、「キャプスタン上で線材同士が接触し合うことがないようにし、線擦れに起因する傷の発生を皆無となし得る新規なキャプスタン型の連続伸線機」が開示され、同様の伸線機が実開平４−４７８０７号公報（特許文献２）にも開示されている。
【０００７】
また特開２００２−２８７１５号公報（特許文献３）には、セラミックス粉末を燒結して製造した燒結セラミックスキャプスタンロールは、表面の有孔面積が０．１〜１％であり、このようなキャプスタンローラを使用して高速伸線を長時間継続した場合、伸線中にブレ現象が現れて、高速伸線を長時間継続できなくなるのを解決するため、「金属線材と接するキャプスタン・ローラ外周面にセラミックス被膜が形成され、該セラミックス被膜表面が無孔性であると共に、該セラミックス被膜の硬度がＨｖ１２００以上であることを特徴とする伸線機用キャプスタンロール」が開示され、発明協会公開技報（公技番号９３−２５１７２）（非特許文献１）には「当接面を単結晶アルミナで形成した伸線用キャプスタン」が開示され、特開２００２−３５８２０号公報（特許文献４）には、「案内キャプスタンのワイヤとの接触面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以下であり、駆動キャプスタンのワイヤとの接触面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．００５〜０．０５μｍであるセラミックス製キャプスタン」が開示され、実公昭５２−４６９１２号公報（特許文献５）には「常圧燒結されたアルミナ・セラミックスのキャプスタン」が開示されている。また、特開２００３−５３４１８号公報（特許文献６）には、「段付きキャプスタンを用い、キャプスタンの仕上り側最終径が仕上り線径の２１００倍以上２４００倍以下であることを特徴とする伸線方法」が開示されている。
【０００８】
このようなセラミックス製キャプスタン・ローラを使用すると、キャプスタン・ローラ上へは貴金属細線による機械的応力がほとんどかからないうえ、セラミックスの一般的な特徴として耐摩耗性にすぐれていることから、軟質の高純度貴金属の細線であってもダイヤモンド・ダイスによって縮径されキャプスタン・ローラ上を摺接しながら連続的に伸線を行うことができる。したがって、数百万メートル伸線してもクロムめっきした超硬製のキャプスタン・ローラに比べてセラミックスの表面は汚れることが少なかった。しかし、セラミックス製のキャプスタン・ローラの表面を後述する方法で洗浄して更に伸線していくと、たとえセラミックス表面が鏡面状態であったとしても、次第にセラミックス表面の空孔に貴金属の摺接痕が埋没していき始め、やがてはキャプスタン・ローラの表面に貴金属が摺接した筋が残っていき、超硬製のキャプスタン・ローラと同じように伸線後の極細線の表面に表面キズが発生しやすくなっていった。摺接痕は摺接力が最も大きな最初のキャプスタン・ローラにおいて顕著に現われる。
【０００９】
この筋が残っていく原因は次のように考えられる。貴金属の細線がキャプスタン・ローラ上を摺接すると、キャプスタン・ローラの周速と細線の線速との速度の差だけキャプスタン・ローラは細線を推し進めるように働く。このとき貴金属がセラミックスの表面粒子に食い込んでいくぶん引っ掛かり、キャプスタン・ローラ上を滑りながら細線の線速をキャプスタン・ローラの周速へ近づけようとする。ところが、貴金属の極細線はダイヤモンド・ダイスによって強加工されており、伸線直後の摩耗粉等や極細線表面の活性はかなり高くなっている。しかも、微視的には細線の張力は絶えず変化しており、貴金属の細線は強く引張られたりキャプスタン・ローラ上を空滑りしたりしている。このように悪条件が積み重なっていって、数百万メートル以上も伸線していくうちにキャプスタン・ローラの表面に貴金属の細線痕が部分的に転写されていく。また、ダイヤモンド・ダイスによって数百万メートルも貴金属の細線を伸線していくうちに貴金属の表面に摩耗粉やゴミ等が付着することがあり、その貴金属の摩耗粉等がキャプスタン・ローラのセラミックス粒子間の窪みや残留空孔などへ転写されることもある。
【００１０】
卑金属の摩耗粉の場合は大気中で酸化されやすく耐薬品性もないため、このような摩耗粉は直ぐに酸化等する。例えば銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）の細線は潤滑液中で黒っぽい沈殿物として集積する。しかし、貴金属の摩耗粉の場合は酸化せず耐薬品性にすぐれているため、キャプスタン・ローラへ転写された摩耗粉等はそのままキャプスタン・ローラに残ってしまう。貴金属が高純度になればなるほど、摩耗粉等が柔らかく粘くなっていくので、キャプスタン・ローラの表面上に残りやすくなっていく。この貴金属転写部分がキャプスタン・ローラの表面にあると、転写部分では貴金属がくっつきたがるため細線の線速が遅くなり、非転写部分では細線の線速が相対的に速くなる。貴金属が高純度になればなるほど、このくっつきたがる現象、すなわちキャプスタン・ローラ表面上の摺接痕は顕著になってくる。この速度変動が、たまたま細線の固有振動と共振したり偶然に更に大きな張力変動の発生したりする要因になって、貴金属の極細線の表面キズの原因になったり断線の原因になっていくものと考えられる。特にボンディング・ワイヤの場合には高度の信頼性が要求されるため、このような表面キズが１カ所でもあると、数千メートル分が不良品となることがあった。
【００１１】
従来の常圧燒結されたセラミックス・ローラは、貴金属の極細線による条痕が付きにくいものではあるが、いったん表面に条痕が付いてしまうと、キャプスタン・ローラの表面から貴金属の汚れを機械的に取り除くことが困難であった。このためキャプスタン・ローラの表面がある程度汚れてきた段階でキャプスタン・ローラを伸線機から取り外して酸洗い等を行い、キャプスタン・ローラ表面の貴金属の汚れを化学的に溶解除去していた。
【００１２】
しかし、貴金属は溶解しても酸化物を形成しにくく再析出しやすいため高温の腐食液を多量に使用して完全に除去する必要がある。しかも、ＡｕやＰｔまたはこれらの合金などは腐食しにくいことから、腐食性の強い溶液（王水などの塩酸・硝酸の混合液、過硫酸アンモニウム含有シアン化カリウム溶液、過酸化水素水・塩酸の混合液等）を高温で使用する必要がある。焼結セラミックス自体は耐食性や耐薬品性に優れたものであるが、このようなキャプスタン・ローラでも酸洗い等によってキャプスタン・ローラの表面性状が変化してしまい、第一回目よりも第二回目、第二回目よりも第三回目というふうに次第に酸洗い等の洗浄サイクルが早くなるという欠点があった。外観上はセラミックス表面の変化がまったくみられないことからその原因は定かではないが、セラミックス表面のＡｕやＰｔなどの痕跡が活性な酸素や塩素などのイオンによって溶解・除去される際に、セラミックス表面が何らかの影響を受け、セラミックスの表面性状が変化したものと推測される。そのためキャプスタン・ローラの酸洗後はあらかじめ設定していた伸線計画が計画通り実行できないため無人化が図れず、たえず余分の人員を配置して伸線状態を監視しておかなければならないという不便さがあった。
【００１３】
【特許文献１】特開平６−１９８３２５号公報
【特許文献２】実開平４−４７８０７号公報
【特許文献３】特開２００２−２８７１５号公報
【特許文献４】特開２００２−３５８２０号公報
【特許文献５】実公昭５２−４６９１２号公報
【特許文献６】特開２００３−５３４１８号公報
【非特許文献１】発明協会公開技報  公技番号９３−２５１７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、ＨＩＰ処理されたセラミックス製のキャプスタン・ローラを用いることにより、ダイヤモンド・ダイスによって貴金属の細線を伸線しても、繰返して長期問メンテナンス・フリーで伸線することができ、無人化が図れる極細線への伸線方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らはＡｕやＰｔ等の溶解時でも高温の腐食性イオンに侵食されないセラミックス製のキャプスタン・ローラを鋭意攻究し、貴金属の条痕がつきにくく、かつ、貴金属を溶解・除去する際でも表面性状が変化しないセラミックスの材質を検討した結果、ＨＩＰ処理されたセラミックスが最適な材料であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
即ち、本発明によれば、下記（ａ）〜（ｇ）が提供される。
（ａ）スリップ型湿式伸線機によって貴金属の細線をダイヤモンド・ダイスとキャプスタン・ローラで伸線する方法において、前記キャプスタン・ローラとしてＨＩＰ処理されたセラミックス摺接面を有するものを用いることを特徴とする極細線への伸線方法。
（ｂ）貴金属が純度９９．９９質量％以上の貴金属であることを特徴とする上記（ａ）に記載の極細線への伸線方法。
（ｃ）貴金属が金（Ａｕ）であることを特徴とする上記（ａ）または（ｂ）に記載の極細線への伸線方法。
（ｄ）セラミックスがジルコニア（ＺｒＯ２）または窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）であることを特徴とする上記（ａ）〜（ｃ）のいずれかに記載の極細線への伸線方法。
（ｅ）セラミックスがイットリア（Ｙ２Ｏ３）またはカルシア（ＣａＯ）安定ジルコニア（ＺｒＯ２）であることを特徴とする上記（ａ）〜（ｃ）のいずれかに記載の極細線への伸線方法。
（ｆ）極細線が半導体素子接続用のボンディング・ワイヤであることを特徴とする上記（ａ）〜（ｅ）のいずれかに記載の極細線への伸線方法。
（ｇ）伸線中に潤滑液をろ過することを特徴とする上記（ａ）〜（ｆ）のいずれかに記載の極細線への伸線方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるスリップ型湿式伸線機用キャプスタンを用いた貴金属（好ましくは純度９９.９質量％以上、更に好ましくは純度９９．９９質量％以上の高純度金）の極細線への伸線方法によれば、これまでのセラミックスのキャプスタン・ローラと同様にそのキャプスタン・ローラの周速を貴金属の細線の線速へ機械的に伝えることができるとともに、ＨＩＰ処理によるセラミックス結晶粒の緻密化によってキャプスタン・ローラ上の洗浄時に高温の腐食性イオンの影響を受けなくなるためキャプスタン・ローラの表面に線条痕がつきにくくなる。このため大量生産される高純度金（Ａｕ）の極細線の場合にはメインテナンス・フリーとなり無人運転が可能になる。すなわち、高温の王水等の腐食性イオンを用いて酸やアルカリ洗浄しても、セラミックス結晶粒の緻密化によってキャプスタン・ローラの表面性状が貴金属のはく離に伴う腐食性イオンの影響をまったく受けることがない。仮に何らかの原因で結晶粒の一粒が腐食性イオンの影響を受けたとしても、結晶粒がサブミクロンのオーダーで緻密であるためその箇所に貴金属の微粒子粉がとどまることはなく、これまでのようにキャプスタン・ローラによって極細線の表面を傷つけやすくなってしまうという問題が起きることが全くないという優れた効果を有する。このため、キャプスタン・ローラを繰返し洗浄しても、次の洗浄までの期間が早まることがなくなり、スケジュールに沿った無人管理が可能になる。
【００１８】
また、キャプスタンの形状が極細線の進行方向と直交する方向へ太鼓状または狭窄状にゆるやかに湾曲していたり、一対の円錐台形状のキャプスタンを用いたりすると、通常の円筒状のキャプスタンに比べて極細線がより広い面積範囲を走行するので、貴金属の線条痕がより一層つきにくくなり、酸洗いの交換頻度が更に少なくて済むという優れた効果を有する。
【００１９】
本発明は貴金属が高純度になって微粒子粉がくっつきやすくなればなるほど上記効果を発揮する。また、極細線上の表面キズを嫌う半導体素子接続用のボンディング・ワイヤである場合に上記効果をよく発揮する。特にＡｕボンディング・ワイヤの場合は大量生産されることから、上記効果が顕著に発揮される。
【００２０】
また、ジルコニア（ＺｒＯ２）・セラミックスを用いると、金属と熱膨張係数が近いので、ステンレス鋼等の金属と一体成形品を作ることができる。更にイットリア（Ｙ２Ｏ３）またはカルシア（ＣａＯ）安定ジルコニア（ＺｒＯ２）を用いると、焼結温度をジルコニア（ＺｒＯ２）単独の１５００℃以上から１３００℃程度まで低くできるので、キャプスタン・ローラとしての品質が安定するという効果が追加される。なお、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）・セラミックスを用いると、酸素を含まないため王水等における高温の酸素イ
オンとセラミックス中の酸素イオンとの相互作用がなくなる。
【００２１】
また、貴金属粉は潤滑液と反応して酸化することがないので、潤滑液中から貴金属の摩耗粉を簡単にろ過・分離することができる。ろ液の潤滑液もまた劣化していないので、循環してやるとメンテナンス・フリーで伸線することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、スリップ型湿式伸線機によって、貴金属、特に半導体素子接続用の高純度金（純度９９．９９質量％以上）の細線をダイヤモンド・ダイスとキャプスタン・ローラで伸線する際に、用いる該キャプスタン・ローラがＨＩＰ処理された、例えばジルコニア（ＺｒＯ２）・セラミックス等のセラミックスからなる摺接面を有することを特徴とするものである。
【００２３】
ここで、ＨＩＰ処理とは、キャプスタン・ローラ成形品におけるセラミックス表面および内部の残留空孔を消滅させ、セラミック粒子を緻密化させる高温加熱ガスによる等方加圧加工をいう。一般的に、粉末冶金法による一般の常圧燒結によって相対密度が９５％以上の通常のセラミックス燒結体が得られる。この前焼結されたセラミックス燒結体を数百から数千気圧のアルゴン（Ａｒ）ガスや窒素（Ｎ２）等の不活性な圧媒中で加熱処理を３時間以上（ＨＩＰ処理が安定するまでの時間を含めたものである。）すると、キャプスタン・ローラの外形や密度が実質的に変化することなく、セラミックスの性状が変化する。すなわち、セラミックスの表面がカプセルの役目を果たし、内部の残留空孔が閉塞状態となってセラミックス内部へ溶け込んでセラミックス表面および内部の残留空孔を消滅させる。したがって、本発明のＨＩＰ処理はカプセルに粉末をつめてから減圧・密封して焼結体を得る方法は含まれない。
【００２４】
セラミックスの種類としては、金属またはその合金の酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物などがあり、具体的にはジルコニア、アルミナ、シリカ、イットリア、炭化珪素、窒化珪素、窒化チタンアルミナイド、ムライト、コージライト、チタニア、窒化アルミなどの単体およびこれらを組合せた複合体が挙げられる。複合体は金属粉末や酸化物粉末などの単体を混合して燒結するだけなので、任意のセラミックスを選択することができる。
【００２５】
ジルコニア（ＺｒＯ２）・セラミックスが９８％以上のジルコニア（ＺｒＯ２）である場合は１５００〜１５５０℃の温度範囲が好ましい。ジルコニア（ＺｒＯ２）の純度が高くなると、その分だけ他の金属酸化物の焼結助材を減らすことができる。そのためキャプスタン・ローラの洗浄時における貴金属条痕のはく離の際に高温の腐食性イオンの侵食やセラミックス表面相との相互作用を防ぐことができるからである。ジルコニア（ＺｒＯ２）・セラミックスがイットリア（Ｙ２Ｏ３）またはカルシア（ＣａＯ）安定ジルコニア（ＺｒＯ２）のときは、１３００〜１４００℃の温度範囲が好ましい。低い温度でジルコニア（ＺｒＯ２）が固溶できるため異常な膨張や収縮をすることがない立方晶系の安定化ジルコニアが得られるからである。なお、高温における雰囲気からの影響を避けるため不活性な圧力媒体としてはアルゴン（Ａｒ）ガスが好ましく、加圧力は１００ＭＰａ以上となる。また、本焼結よりも低い温度で予備のＨＩＰ焼結しておくことも、均質な緻密構造を得るのに好ましい。
【００２６】
ボンディングワイヤには純度９９．９９質量％以上の高純度金が一般的に使用されている。このため高純度金属が純度９９．９９質量％以上の高純度金の場合は大量に製造する必要があるが、無人運転が可能になるので好ましい。
【００２７】
本発明のキャプスタン・ローラは、予備焼結後またはＨＩＰ処理後に鏡面研削加工されたものである。すなわち、ダイヤモンドや同種セラミックスの砥石または砥粒を用い、数段階の研削あるいはラッピングを行って鏡面加工される。このためキャプスタン・ローラは鏡面光沢が得られ、伸線時に貴金属の条痕が付きにくくなる。
【００２８】
ＨＩＰ処理によって結晶粒の緻密化が進み、鏡面にすることによってセラミックス表面はきわめて平滑になっているが、そのセラミックス表面の結晶粒の摺接作用はＨＩＰ処理前後で変化しない。すなわち、この微細、緻密なセラミックスの結晶粒であってもこれまでの焼結セラミックスと同様に軟質の９９．９９質量％以上の金（Ａｕ）であっても細線が絡みつくことができ、これまでのキャプスタン・ローラと同様にキャプスタン・ローラ上を滑りながら細線の線速をキャプスタン・ローラの周速へ近づけようとする。本発明においては、ＨＩＰ処理されたキャプスタン・ローラの表面が緻密になっている分だけこれまでの焼結セラミックスよりも粒界の接触面積が増えている。粒界の接触している部分によって細線が摺接されていると考えることができるので、貴金属の細線は強く引張られたりキャプスタン・ローラ上を空滑りしたりすることがなくなり、貴金属の汚れが付きにくくなっている。
【００２９】
他方、燒結しただけのセラミックスで摺接表面を形成したキャプスタン・ローラは、キャプスタン・ローラを洗浄するまではＨＩＰ処理されたものとそん色ないが、高温の腐食性イオンで貴金属を表面からはく離した後は、見ための変化はないものの表面性状が変化するためか貴金属の条痕が付きやすくなる。また、ダイヤモンド・ライク・カーボンや多結晶ダイヤモンドで摺接表面を形成したキャプスタン・ローラでは、粒界が見あたらず貴金属の細線に対する滑りが良すぎてその表面に軟質の細線が絡みつかないまま摺接してしまうため、キャプスタン・ローラの周速を細線の線速より速くしていってもキャプスタン・ローラの回転力を貴金属の細線にうまく伝えることができない。
【００３０】
なお、本発明においても、上述した公知文献に開示されているように、キャプスタン・ローラの形状を極細線の進行方向と直交する方向へ太鼓状または狭窄状にゆるやかに湾曲させたり、一対の円錐台形状のキャプスタン・ローラにしたり、一対のキャプスタン・ローラを傾斜させたりすることができる。このような湾曲形状等の場合は、細線の伸線時に予期しない速度変化が生じても細線が自律的に湾曲面等上を移動することによってそのような速度変化を湾曲面等で吸収することができ、貴金属の極細線の表面がキズになることが更に少なくなる。
【００３１】
図１に本発明の段付きキャプスタン・ローラを有する伸線装置の概略平面図を、また図２に該段付きキャプスタン・ローラの概略平面図を示す。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を実施例に基づいて、具体的に説明する。
【００３３】
比較例１
イットリア（Ｙ２Ｏ３）安定ジルコニア（ＺｒＯ２）・セラミックスからなるコーンピースを一体成形し、ダイヤモンド・パウダーで鏡面研削して伸線用キャプスタン・ローラを作製した。このジルコニア・セラミックスの性状は次の通りである。
硬さは１，２００Ｈｖで、一辺１０μｍの正方形の範囲内に長辺が０．１μｍ以上の空孔は皆無であった。なお、有孔面積は０．１％以下であった。その細線との接触面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１００ｎｍ以下であった。
【００３４】
比較例２
金属性円筒体の外周に窒化チタン（ＴｉＮ）をイオンプレーティング法（１Ｐａの窒素雰囲気中）で３μｍ被覆したコーンピースを一体成形し、キャプスタン・ローラを作製した。この被膜の性状は次の通りである。
硬さは２，３００Ｈｖで、見掛け密度は６．０ｇ／ｃｍ３で、一辺１０μｍの正方形の範囲内に長辺が０．１μｍ以上の空孔は皆無であった。なお、有孔面積は０．１％以下であった。
【００３５】
実施例１
比較例１のジルコニア・セラミックス製のキャプスタン・ローラを３０ＭＰａ、１，３００℃のアルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中に３時間保持した以外は比較例１と同様にしてキャプスタン・ローラを作製した。このジルコニア・セラミックスの空孔は、一辺１０μｍの正方形の範囲内に長辺が０．１μｍ以上のものは皆無であり、有孔面積は０．１％以下で、その細線との接触面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１００ｎｍ以下であった。
【００３６】
実施例２
窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）からなるキャプスタン・ローラを３０ＭＰａ、１，５００℃のアルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中に３時間保持してキャプスタン・ローラを作製した。一辺１０μｍの正方形の範囲内に長辺が０．１μｍ以上の空孔は皆無であり、有孔面積は０．１％以下で、その細線との接触面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１００ｎｍ以下であった。
【００３７】
実施例及び比較例で作製された各キャプスタン・ローラを用い、次の操作手段により貴金属の伸線を行なった。
図２に示すような段付きキャプスタンで、キャプスタン・ローラが９段のものを用い、ダイヤモンド・ダイスを８個にした。貴金属としては、ボンディング・ワイヤ用の金合金（純度９９．９９９質量％Ａｕ−１０ｐｐｍＢｅ合金）を用い、０．０３５ｍｍの細線から０．０２５ｍｍの極細線まで、スリップ率２％、０．０２５ｍｍの時の最初の線速２００ｍ／分、７５０時間までの正常な伸線時の速度で伸線処理を行った（第１回）。その後実施例１、２および比較例１、２の各々のキャプスタン・ローラを７０℃の王水に２０分間浸漬し、同一条件で実験を繰り返した（第２回）。更に、７０℃の王水に２０分間浸漬し、同一条件で実験を繰り返した（第３回）。これらの結果を次表に示す。
なお、潤滑液は筒状フィルタで循環ろ過をしながら使用した。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
物性の測定方法
キャプスタン・ローラと同一の処理条件で作製した試片（縦２ｃｍ、横２ｃｍ、厚さ５ｍｍ）の物性を測定した。
硬さ：株式会社アカシ社製の１Ｋｇｆ硬さ試験機により測定した。
有孔面積：日本電子社製走査電子顕微鏡（ＪＳＭ−５９００型）による１０，０００倍写真から直接観察した。
算術平均粗さ（Ｒａ）：株式会社東京精密社製の表面粗さ計により測定した。
【００４０】
上記の表から明らかなとおり、実施例および比較例とも第１回目の７５０時間の連続運転ではいずれも良好な結果が得られた。しかしながら、王水処理を施した後の第２回目および第３回目の連続運転では、ＨＩＰ無処理のセラミックス摺接面を有する比較例１、２のキャプスタン・ローラは、時間の経過とともに正常な伸線速度が低下していくことがわかる。
これに対し、本発明によるＨＩＰ処理を行なったセラミック摺接面を有するキャプスタン・ローラは、３回繰返しを行なっても、２００ｍ／分という伸線開始時と同様の高速伸線を維持できていることがわかる。
なお、ＨＩＰ無処理のセラミックスとしてダイヤモンド・ライク・カーボンをイオンプレーティング法により０．５μｍ被覆したキャプスタン・ローラを作成したが、貴金属との滑りが良すぎるためか、うまく摺接させることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の段付きキャプスタン・ローラを有する伸線装置の概略平面図である。
【図２】本発明の段付きキャプスタン・ローラの概略平面図である。
【図１】
2005297037.tif 000004
【図２】
2005297037.tif 000005