(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線径１８０μｍ以下のボンディングワイヤを形成するための銅素線であって、
素線径が０．１５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、
Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の添加元素を合計で０．０００１質量％以上０．０１質量％以下の範囲で含有し、残部が銅及び不可避不純物である組成を有し、
ＥＢＳＤ法にて測定された全ての結晶粒界の長さＬに対する特殊粒界の長さＬσの比率である特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）が５０％以上であることを特徴とするボンディングワイヤ用銅素線。
【請求項２】
前記添加元素の含有量の合計が０．０００３質量％以上０．００２質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のボンディングワイヤ用銅素線。
【請求項３】
前記不可避不純物であるＦｅ，Ｐｂ，及びＳの含有量が、Ｆｅ；０．０００１質量％以下、Ｐｂ；０．０００１質量％以下、及びＳ；０．００５質量％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のボンディングワイヤ用銅素線。
【請求項４】
前記ボンディングワイヤ用銅素線１００ｇを硝酸溶液に加熱溶解して得られる粒径３０μｍの酸不溶解残渣物の個数が１０００個以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボンディングワイヤ用銅素線。
【請求項５】
前記ボンディングワイヤ用銅素線を硝酸溶液に加熱溶解して得られる酸不溶解残渣物の量が０．０００１５質量％以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のボンディングワイヤ用銅素線。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のボンディングワイヤ用銅素線の製造方法であって、
純度９９．９９質量％以上９９．９９８質量％以下の銅原料にＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の添加元素を添加し、銅溶湯を生成する銅溶湯生成工程と、
前記銅溶湯をベルト・ホイール式連続鋳造機に供給し、鋳塊を連続的に製出する連続鋳造工程と、
製出された鋳塊を初期温度８００℃以上の条件で連続的に圧延する連続圧延工程と、を備えていることを特徴とするボンディングワイヤ用銅素線の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のボンディングワイヤ用銅素線の製造方法であって、
純度９９．９９質量％以上９９．９９８質量％以下の銅原料にＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の添加元素を添加し、銅溶湯を生成する銅溶湯生成工程と、
前記銅溶湯を鋳型に注入して鋳塊を製出する鋳造工程と、
得られた鋳塊を初期温度８００℃以上の条件で押出加工して押出素線を製出する押出工程と、
得られた押出素線に対して、圧延加工又は伸線加工のいずれかと焼鈍とを繰り返し実施する加工・焼鈍工程と、
圧下率５％以上２５％以下で圧延して最終線径０．１５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とする軽圧下工程と、を備えていることを特徴とするボンディングワイヤ用銅素線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線径１８０μｍ以下のボンディングワイヤを製出する際に使用されるボンディングワイヤ用銅素線及びボンディングワイヤ用銅素線の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子を搭載した半導体装置においては、半導体素子とリードとを、上述のボンディングワイヤによって接続している。従来、ボンディングワイヤとしては、伸線性及び導電性等の観点から主にＡｕ線が使用されている。しかしながら、Ａｕは高価であることから、このＡｕ線を代用するボンディングワイヤとして、Ｃｕ製のボンディングワイヤが提供されている。
【０００３】
ここで、Ｃｕは、Ａｕに比べて硬いため、ボンディング時にワイヤ先端に形成されたボールが、例えばＳｉ半導体素子の表面に形成されたＡｌ配線被膜を破壊してしまうおそれがあった。また、Ｃｕは、Ａｕに比べて伸びが低いため、適正なワイヤループ形状を維持することできないといった問題があった。
そこで、例えば、特許文献１，２には、純度が９９．９９９９質量％以上の超高純度銅（６ＮＣｕ）を用いたＣｕ製のボンディングワイヤが提案されている。また、特許文献３には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｃｒ及びＢを微量添加したＣｕ製のボンディングワイヤが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１１１４５５号公報
【特許文献２】特開平０４−２４７６３０号公報
【特許文献３】特公平０４−０１２６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１，２に記載されているように、純度が９９．９９９９質量％以上の超高純度銅（６ＮＣｕ）を用いる場合においては、超高純度銅（６ＮＣｕ）を得るために精錬処理工程が必要となるため、製造コストが大幅に増加してしまうといった問題があった。
また、特許文献３に記載されたボンディングワイヤにおいては、Ａｕに比べると未だ硬く、かつ、伸びも低いことから、Ａｕ線の代用としては特性が不十分であった。
さらに、近年では、Ｃｕ線からなるボンディングワイヤの細線化が求められており、ボンディングワイヤ用銅素線には、断線することのない加工性も求められている。
【０００６】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、硬さが低く、かつ、伸びが高く、さらに加工性に優れたボンディングワイヤ用銅素線及びボンディングワイヤ用銅素線の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のボンディングワイヤ用銅素線は、線径１８０μｍ以下のボンディングワイヤを形成するための銅素線であって、素線径が０．１５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の添加元素を合計で０．０００１質量％以上０．０１質量％以下の範囲で含有し、残部が銅及び不可避不純物である組成を有し、ＥＢＳＤ法にて測定された全ての結晶粒界の長さＬに対する特殊粒界の長さＬσの比率である特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）が５０％以上とされていることを特徴としている。
【０００８】
この構成のボンディングワイヤ用銅素線においては、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の添加元素を合計で０．０００１質量％以上０．０１質量％以下の範囲で含有し、残部が銅及び不可避不純物である組成とされているので、銅中に含まれるＳが上述の元素と反応して化合物を形成することになる。これにより、Ｓの影響が小さくなり、再結晶温度を低く、かつ、硬さを低くすることができる。
また、ＥＢＳＤ法にて測定した全ての結晶粒界長さＬに対する特殊粒界長さＬσの比率である特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）が５０％以上とされているので、硬さを低く維持したまま、伸び及び加工性を向上させることが可能となる。
【０００９】
なお、本発明における特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）は、電界放出型走査電子顕微鏡を用いたＥＢＳＤ測定装置によって、結晶粒界、特殊粒界を特定し、全ての結晶粒界の長さＬ及び特殊粒界の長さＬσを算出すること得られるものである。
結晶粒界は、二次元断面観察の結果、隣り合う２つの結晶間の配向方位差が１５°以上となっている場合の当該結晶間の境界として定義される。
また、特殊粒界とは、結晶学的にＣＳＬ理論（Ｋｒｏｎｂｅｒｇ  ｅｔ  ａｌ：Ｔｒａｎｓ．Ｍｅｔ．Ｓｏｃ．ＡＩＭＥ，１８５，５０１（１９４９））に基づき定義されるΣ値で３≦Σ≦２９を満たす対応粒界であって、かつ、当該対応粒界における固有対応部位格子方位欠陥Ｄｑが、Ｄｑ≦１５°／Σ１／２（Ｄ．Ｇ．Ｂｒａｎｄｏｎ：Ａｃｔａ．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａ．Ｖｏｌ．１４，ｐ．１４７９，（１９６６））を満たす結晶粒界であるとして定義される。  
【００１０】
ここで、前記添加元素の含有量の合計が０．０００３質量％以上０．００２質量％以下であることが好ましい。
この場合、再結晶温度を確実に低く抑えることができ、硬さを低くすることができる。
【００１１】
また、前記不可避不純物であるＦｅ，Ｐｂ，及びＳの含有量が、Ｆｅ；０．０００１質量％以下、Ｐｂ；０．０００１質量％以下、及びＳ；０．００５質量％以下であることが好ましい。
前述のように不純物の含有量を規定することにより、再結晶温度を確実に低く抑えることができ、硬さを低くすることができる。
【００１２】
前記ボンディングワイヤ用銅素線１００ｇを硝酸溶液に加熱溶解して得られる粒径３０μｍ以上の酸不溶解残渣物の個数が１０００個以下であることが好ましい。
この場合、ボンディングワイヤ用銅素線の内部に存在する酸不溶解残渣物の粒径が小さく、かつ、個数が少ないことから、ボンディングワイヤを製造する際の伸線加工時における断線の発生を抑制することが可能となる。
【００１３】
前記ボンディングワイヤ用銅素線を硝酸溶液に加熱溶解して得られる酸不溶解残渣物の量が０．０００１５質量％以下であることが好ましい。
この場合、ボンディングワイヤ用銅素線の内部に存在する酸不溶解残渣物の存在比率が少なくなり、ボンディングワイヤを製造する際の伸線加工時における断線の発生を抑制することが可能となる。
【００１４】
本発明のボンディングワイヤ用銅素線の製造方法は、前述のボンディングワイヤ用銅素線の製造方法であって、純度９９．９９質量％以上９９．９９８質量％以下の銅原料にＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の添加元素を添加し、銅溶湯を生成する銅溶湯生成工程と、前記銅溶湯をベルト・ホイール式連続鋳造機に供給し、鋳塊を連続的に製出する連続鋳造工程と、製出された鋳塊を初期温度８００℃以上の条件で連続的に圧延する連続圧延工程と、を備えていることを特徴としている。
【００１５】
この構成のボンディングワイヤ用銅素線の製造方法によれば、純度９９．９９質量％以上９９．９９８質量％以下、いわゆる４ＮＣｕの銅原料を用いているので、６ＮＣｕを用いる場合比べて、ボンディングワイヤ用銅素線の製造コストを大幅に低減することができる。
さらに、製出された鋳塊を初期温度８００℃以上の条件で連続的に圧延する連続圧延工程を備えているので、ボンディングワイヤ用銅素線における特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）を５０％以上とすることができる。
【００１６】
また、本発明のボンディングワイヤ用銅素線の製造方法は、前述のボンディングワイヤ用銅素線の製造方法であって、純度９９．９９質量％以上９９．９９８質量％以下の銅原料にＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の添加元素を添加し、銅溶湯を生成する銅溶湯生成工程と、前記銅溶湯を鋳型に注入して鋳塊を製出する鋳造工程と、得られた鋳塊を初期温度８００℃以上の条件で押出加工して押出素線を製出する押出工程と、得られた押出素線に対して、圧延加工又は伸線加工のいずれかと焼鈍とを繰り返し実施する加工・焼鈍工程と、圧下率５％以上２５％以下で圧延して最終線径０．１５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とする軽圧下工程と、を備えていることを特徴としている。
【００１７】
この構成のボンディングワイヤ用銅素線の製造方法によれば、純度９９．９９質量％以上９９．９９８質量％以下、いわゆる４ＮＣｕの銅原料を用いているので、６ＮＣｕを用いる場合比べて、ボンディングワイヤ用銅素線の製造コストを大幅に低減することができる。
さらに、押出素線に対して圧延加工又は伸線加工と焼鈍とを繰り返し実施する加工・焼鈍工程と、圧下率５％以上２５％以下で圧延して最終線径０．１５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とする軽圧下工程と、を備えているので、ボンディングワイヤ用銅素線における特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）を５０％以上とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、硬さが低く、かつ、伸びが高く、さらに加工性に優れたボンディングワイヤ用銅素線及びボンディングワイヤ用銅素線の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線を製造する際に使用される連続鋳造圧延装置の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線の製造方法のフロー図である。
【図３】本発明の他の実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線の製造方法のフロー図である。
【図４】本発明例１における酸不溶解残渣物の評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の一実施形態に係るボンディングワイヤ用銅素線及びボンディングワイヤ用銅素線の製造方法について説明する。
【００２１】
本実施形態に係るボンディングワイヤ用銅素線は、線径１８０μｍ以下、より望ましくは、線径２０μｍ以上１８０μｍ以下のワイヤボンディングを製造する際の素材として使用されるものである。
また、本実施形態に係るボンディングワイヤ用銅素線は、その素線径が０．１５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とされている。
【００２２】
このボンディングワイヤ用銅素線は、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上を合計で０．０００１質量％以上０．０１質量％以下の範囲で含有し、残部が銅及び不可避不純物である組成を有する。好ましくは、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の含有量の合計は、０．０００３質量％以上０．００２質量％以下である。
また、前記不可避不純物であるＦｅ，Ｐｂ，Ｓの含有量は、Ｆｅ；０．０００１質量％以下、Ｐｂ；０．０００１質量％以下、Ｓ；０．００５質量％以下である。
ここで、希土類元素とは、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，及びＬｕのことである。
【００２３】
そして、このボンディングワイヤ用銅素線は、特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）が５０％以上とされている。ここで、特殊粒界比率は、全ての結晶粒界の長さＬに対する特殊粒界の長さＬσの比率である。電界放出型走査電子顕微鏡を用いたＥＢＳＤ測定装置によって、結晶粒界、特殊粒界を特定し、全ての結晶粒界の長さＬ及び特殊粒界の長さＬσを算出する。この算出された長さから、特殊粒界比率が得られる。すなわち、本実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線は、通常の結晶粒界よりも特殊粒界の方がより多く存在しているのである。
結晶粒界は、二次元断面観察の結果、隣り合う２つの結晶間の配向方位差が１５°以上となっている場合の当該結晶間の境界として定義される。
また、特殊粒界とは、結晶学的にＣＳＬ理論（Ｋｒｏｎｂｅｒｇ  ｅｔ  ａｌ：Ｔｒａｎｓ．Ｍｅｔ．Ｓｏｃ．ＡＩＭＥ，１８５，５０１（１９４９））に基づき定義されるΣ値で３≦Σ≦２９を満たす対応粒界であって、かつ、当該対応粒界における固有対応部位格子方位欠陥Ｄｑが、Ｄｑ≦１５°／Σ１／２（Ｄ．Ｇ．Ｂｒａｎｄｏｎ：Ａｃｔａ．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａ．Ｖｏｌ．１４，ｐ．１４７９，（１９６６））を満たす結晶粒界であるとして定義される。  
【００２４】
また、本実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線１００ｇを硝酸溶液に加熱溶解して得られる粒径３０μｍ以上の酸不溶解残渣物の個数が１０００個以下である。さらに、上述の酸不溶解残渣物の存在比率が０．０００１５質量％以下である。
酸不溶解残渣物の評価は、次のような手順で実施される。
まず、表面を洗浄したボンディングワイヤ用銅素線から所定量（１００ｇ）の試料をサンプリングし、加熱した硝酸溶液に加熱溶解する。溶解液を室温まで冷却後、フィルタでろ過し、残渣物を捕集する。
残渣物を捕集したフィルタを秤量し、残渣物の残渣質量を測定する。そして、試料（ボンディングワイヤ用銅素線）の量に対する残渣物の量（残渣質量）の割合（質量％）を算出する。以上により、ボンディングワイヤ用銅素線を硝酸溶液に加熱溶解して得られる酸不溶解残渣物の量（存在比率）が測定される。
次いで、残渣物を捕集したフィルタを走査型電子顕微鏡により観察し、ＳＥＭ写真を撮影する。ＳＥＭ写真を画像解析し、残渣物の大きさ及び個数を測定する。そして粒径３０μｍ以上の残渣物の個数を求める。以上により、ボンディングワイヤ用銅素線１００ｇを硝酸溶液に加熱溶解して得られる粒径３０μｍ以上の酸不溶解残渣物の個数が測定される。
【００２５】
次に、本実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線の製造方法について説明する。
結晶粒界の全結晶粒界長さＬに対する特殊粒界の全特殊粒界長さＬσの比率（Ｌσ／Ｌ）が５０％以上であるボンディングワイヤ用銅素線は、連続鋳造圧延方法又は鋳塊の押出加工方法によって製造される。
【００２６】
本実施形態では、図１に示す連続鋳造圧延装置１０を用いた例で説明する。
図１に示す連続鋳造圧延装置１０は、溶解炉１１と、保持炉１２と、鋳造樋１３と、ベルト・ホイール式連続鋳造機３０と、連続圧延装置１５と、コイラー１８とを有している。
【００２７】
溶解炉１１として、本実施形態では、円筒形の炉本体を有するシャフト炉を用いている。炉本体の下部には円周方向に複数のバーナ（図示略）が円周方向に配備され、かつ上下方向に多段状に配備されている。そして、炉本体の上部から原料である電気銅が装入され、前記バーナの燃焼によって電気銅が溶解され、銅溶湯が連続的につくられる。
【００２８】
保持炉１２は、溶解炉１１でつくられた純銅溶湯を、所定の温度で保持したままで一旦貯留し、一定量の銅溶湯を鋳造樋１３に送るためのものである。
【００２９】
鋳造樋１３は、保持炉１２から送られた銅溶湯を、ベルト・ホイール式連続鋳造機３０の上方に配置されたタンディシュ２０まで移送するものである。この鋳造樋１３は、例えばＡｒ等の不活性ガス又は還元性ガスでシールされている。なお、この鋳造樋１３には、不活性ガスによって銅溶湯を攪拌する攪拌手段（図示なし）が設けられている。
【００３０】
タンディシュ２０には、移送された銅溶湯に対して元素を添加する元素添加手段２１が設けられている。また、タンディシュ２０の銅溶湯の流れ方向終端側には、注湯ノズル２２が配置されており、この注湯ノズル２２を介してタンディシュ２０内の銅溶湯がベルト・ホイール式連続鋳造機３０へと供給される。
ベルト・ホイール式連続鋳造機３０は、外周面に溝が形成された鋳造輪３１と、この鋳造輪３１の外周面の一部に接触するように周回移動される無端ベルト３２とを有しており、前記溝と無端ベルト３２との間に形成された空間に、注湯ノズル２２を介して供給された銅溶湯を注入して冷却し、棒状鋳塊４０を連続的に鋳造するものである。
【００３１】
そして、このベルト・ホイール式連続鋳造機３０は、連続圧延装置１５に連結されている。この連続圧延装置１５は、ベルト・ホイール式連続鋳造機３０から製出された棒状鋳塊４０を連続的に圧延して、所定の外径の銅荒引線５０を製出するものである。連続圧延装置１５から製出された銅荒引線５０は、洗浄冷却装置１６および探傷器１７を介してコイラー１８に巻き取られる。
【００３２】
次に、構成とされたこのベルト・ホイール式連続鋳造機３０を用いたボンディングワイヤ用銅素線の製造方法について、図１、図２を用いて説明する。
まず、溶解炉１１に、純度９９．９９質量％以上９９．９９８質量％以下の銅原料（いわゆる４ＮＣｕ）を投入して溶解して銅溶湯を得る（溶解工程Ｓ０１）。この溶解工程Ｓ０１では、シャフト炉の複数のバーナの空燃比を調整して溶解炉１１の内部を還元雰囲気とする。
【００３３】
溶解炉１１によって得られた銅溶湯は、保持炉１２及び鋳造樋１３を介してタンディシュ２０まで移送される。
ここで、不活性ガス又は還元性ガスでシールされた鋳造樋１３を通過する銅溶湯は、前述の攪拌手段によって攪拌されることによって、銅溶湯と不活性ガス又は還元性ガスとの反応が促進される。
【００３４】
次に、元素添加手段２１によって、タンディシュ２０内の銅溶湯に、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の元素が連続的に添加される（元素添加工程Ｓ０２）。これにより、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の元素の含有量が合計で０．０００１質量％以上０．０１質量％以下、より好ましくは、０．０００３質量％以上０．００２質量％以下に調整された銅溶湯が生成される。
【００３５】
このように成分調整された銅溶湯は、ベルト・ホイール式連続鋳造機３０に注湯ノズル２２を介して供給され、棒状鋳塊４０が連続的に製出される（連続鋳造工程Ｓ０３）。ここで、連続鋳造工程Ｓ０３では、鋳造輪３１に形成された前記溝と無端ベルト３２との間に形成された空間が台形状をなしていることから、断面略台形状をなす棒状鋳塊４０が製出されることになる。
【００３６】
この棒状鋳塊４０は、連続圧延装置１５に供給されてロール圧延加工が施され、所定の外径（本実施形態では直径８ｍｍ）の銅荒引線５０が製出される（連続圧延工程Ｓ０４）。この連続圧延工程Ｓ０４においては、４００〜９００℃の範囲で圧延が実施される。本実施形態では、圧延の初期温度を８００℃以上としている。
【００３７】
連続圧延装置１５から製出された銅荒引線５０は、洗浄冷却装置１６および探傷器１７を介してコイラー１８に巻き取られる。洗浄冷却装置１６は、連続圧延装置１５から製出された銅荒引線５０の表面をアルコール等の洗浄剤で洗浄するとともに冷却するものである。また、探傷器１７は、洗浄冷却装置１６から送られた銅荒引線５０の傷を探知するものである。
【００３８】
次に、得られた銅荒引線５０に対して伸線加工を実施し、最終線径０．１５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下（本実施形態では直径０．９ｍｍ）とする（伸線加工工程Ｓ０５）。
そして、上述の伸線加工工程Ｓ０５の後に、１５０℃以上２５０℃以下で再結晶化熱処理を行う（仕上熱処理工程Ｓ０６）。本実施形態では、２２０℃で２時間の雰囲気熱処理を実施する。
以上のような手順によって、本実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線が製出される。
【００３９】
本実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線は、さらに引き抜き加工が施されて直径１８０μｍ以下の細線とされ、ボンディングワイヤとして使用される。
【００４０】
このような構成とされた本実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線によれば、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の添加元素を合計で０．０００１質量％以上０．０１質量％以下の範囲で含有し、残部が銅及び不可避不純物である組成を有する。より好ましくは、上記添加元素の含有量の合計は０．０００３質量％以上０．００２質量％以下である。このため、銅中に含まれるＳが上述の添加元素と化合物を形成する。よって、Ｓの影響が小さくなるため、再結晶温度を低く、かつ硬さを低くすることができる。
【００４１】
また、本実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線の特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）は５０％以上とされている。なお、電界放出型走査電子顕微鏡を用いたＥＢＳＤ測定装置によって、結晶粒界、特殊粒界を特定し、全ての結晶粒界の長さＬ及び特殊粒界の長さＬσを算出する。そして、この算出された長さから、特殊粒界比率が得られる。この特殊粒界比率が高い場合には、組織全体の結晶粒界の整合性が向上して、転位が蓄積し難くなる。よって、硬さを低く維持したまま、伸び及び加工性を向上させることが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線１００ｇを硝酸溶液に加熱溶解して得られる粒径３０μｍ以上の酸不溶解残渣物の個数が１０００個以下である。さらに、酸不溶解残渣物の量（存在比率）は０．０００１５質量％以下である。
このように、酸不溶解残渣物の粒径が小さく、且つ、個数が少なくされており、さらに、その存在比率も抑えられていることから、ボンディングワイヤ用銅素線をボンディングワイヤへと伸線加工する際の断線を抑制することが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線の製造方法によれば、純度９９．９９質量％以上９９．９９８質量％以下、いわゆる４ＮＣｕの銅原料を用いているので、６ＮＣｕを用いる場合比べて、ボンディングワイヤ用銅素線の製造コストを大幅に低減することができる。
さらに、ベルト・ホイール式連続鋳造機３０を用いて棒状鋳塊４０を連続的に製出する連続鋳造工程Ｓ０３と、製出された棒状鋳塊４０を初期温度８００℃以上の条件で連続的に圧延する連続圧延工程Ｓ０４と、を備えているので、製出されるボンディングワイヤ用銅素線の特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）を５０％以上とすることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本実施形態では、ベルト・ホイール式連続鋳造機を用いてボンディングワイヤ用銅素線を製造するものとして説明したが、これに限定されることはない。
【００４５】
例えば、図３に示すように、銅溶湯生成工程Ｓ１１と、鋳造工程Ｓ１２と、熱間押出工程Ｓ１３と、加工・焼鈍工程Ｓ１４と、軽圧下工程Ｓ１５と、を実施することにより、特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）が５０％以上であるボンディングワイヤ用銅素線を製出してもよい。
銅溶湯生成工程Ｓ１１では、純度９９．９９質量％以上９９．９９８質量％以下の銅原料（いわゆる４ＮＣｕ）に、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｒ，Ｔｉ，及び希土類元素から選択される１種以上の添加元素を添加して銅溶湯を得る。
鋳造工程Ｓ１２では、銅溶湯を鋳型に注湯して直径２００ｍｍ〜４００ｍｍの鋳塊を得る。
熱間押出工程Ｓ１３では、鋳塊を８００℃以上の温度で押出加工して、押出素線を得る。
加工・焼鈍工程Ｓ１４では、押出素線に対して圧延加工又は伸線加工のいずれかと、焼鈍とを繰り返し実施する。焼鈍は、断面減少率が８０％以上となる毎に実施する。
軽圧下工程Ｓ１５では、圧下率５％以上２５％以下で圧延し、最終線径０．１５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とする。
【実施例１】
【００４６】
以下に、前述した本実施形態であるボンディングワイヤ用銅素線について評価した評価試験の結果について説明する。
図２のフロー図に示す方法により、本発明例１〜５及び比較例１，２のボンディングワイヤ用銅素線を製出した。詳細には、４ＮＣｕに、表１に記載の添加元素を添加して銅溶湯を得た。銅溶湯をベルト・ホイール式連続鋳造機に注湯して連続鋳造圧延を行った。さらに伸線加工及び仕上げ熱処理を実施し、直径０．９ｍｍのボンディングワイヤ用銅素線を製出した。
図３のフロー図に示す方法により、本発明例６〜１０及び比較例３，４のボンディングワイヤ用銅素線を製出した。詳細には、４ＮＣｕに、表１に記載の添加元素を添加して銅溶湯を得た。銅溶湯を用いて直径２４０ｍｍの鋳塊を製出した。この鋳塊を８００℃で熱間押出加工して直径８ｍｍの押出素線を製出した。この押出素線に対して圧延と焼鈍とを繰り返して線径１ｍｍの銅素線を製出した。その後、この銅素線に対して圧延率１０％の圧延を実施した。次いで２２０℃で仕上げ熱処理を行い、直径０．９ｍｍのボンディングワイヤ用銅素線を製出した。
従来例のボンディングワイヤ用銅素線を以下の方法により製出した。まず、４ＮＣｕに、０．００３０質量％のＺｒを添加して銅溶湯を得た。銅溶湯を用いて直径２４０ｍｍの鋳塊を製出した。この鋳塊を８００℃で熱間押出加工して直径８ｍｍの押出素線を製出した。この押出素線に対して伸線加工を実施した。次いで２２０℃で仕上げ熱処理を行い、直径０．９ｍｍのボンディングワイヤ用銅素線を製出した。
また、得られた本発明例１〜１０、比較例１〜４、及び従来例のボンディングワイヤ用銅素線に対して、伸線加工を実施して直径１８０μｍのボンディングワイヤを製出した。
【００４７】
（特殊粒界比率）
得られた本発明例１〜１０、比較例１〜４、及び従来例のボンディングワイヤ用銅素線について、特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）を以下の方法により測定した。
各試料について、耐水研磨紙及びダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った。次いで、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行った。
そして、ＥＢＳＢ測定装置（ＨＩＴＡＣＨＩ社製  Ｓ４３００−ＳＥＭ、ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製  ＯＩＭ  Ｄａｔａ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）と、解析ソフト（ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製  ＯＩＭ  Ｄａｔａ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｖｅｒ．５．２）によって、結晶粒界、特殊粒界を特定し、全ての結晶粒界の長さＬ及び特殊粒界の長さＬσを算出した。これにより、平均結晶粒径及び特殊粒界長さ比率の解析を行った。測定方法の詳細を以下に示す。
まず、走査型電子顕微鏡を用いて、試料表面の測定範囲内の個々の測定点に電子線を照射し、電子線を試料表面に２次元で走査させた。後方散乱電子線回折による方位解析により、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点間を結晶粒界とした。
測定範囲における結晶粒界の全粒界長さ（全ての結晶粒界の長さ）Ｌを測定した。また隣接する結晶粒の界面が特殊粒界である結晶粒界の位置を決定するとともに、特殊粒界の全粒界長さ（全ての特殊粒界の長さ）Ｌσを測定した。そして、上記測定した結晶粒界の全粒界長さＬに対する特殊粒界の長さＬσの比率Ｌσ／Ｌを求め、特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）とした。
【００４８】
（硬さ試験）
次に、得られた本発明例１から１０、比較例１から４及び従来例のボンディングワイヤ用銅素線、及び、それらのボンディングワイヤ用銅素線から製出されたボンディングワイヤについて硬さを測定した。
なお、硬さ試験は、ＡＫＡＳＨＩ製のマイクロビッカース試験機ＭＶＫ−７００を用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して実施した。  
【００４９】
（伸び）
次に、得られた本発明例１から１０、比較例１から４及び従来例のボンディングワイヤ用銅素線、及び、それらのボンディングワイヤ用銅素線から製出されたボンディングワイヤについて、ＡＫＡＳＨＩ製のアムスラー式竪型引張試験機を用いて引張試験を実施し、伸びを評価した。
【００５０】
（加工性）
得られた本発明例１〜１０、比較例１〜４、及び従来例のボンディングワイヤ用銅素線に対して、さらに伸線加工を施し、直径が８７μｍ、５０μｍ、又は２０μｍのワイヤを作製した。伸線加工時の断線回数を評価した。
【００５１】
ボンディングワイヤ用素線の特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）、硬さ、及び伸び、ボンディングワイヤの硬さ及び伸び、並びに伸線加工時の断線回数について、評価した結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
0005344070.tif 000002
【００５３】
本発明例１〜１０においては、特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）が５０％以上となっていることが確認される。一方、比較例１〜４及び従来例では、特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）が５０％未満であった。本発明例６〜１０と従来例とを対比すると、最終線径を有する素線に対して仕上げ熱処理を実施する前に、圧延率１０％の加工を実施することで、特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）を増加させることが可能であることが確認される。
特殊粒界比率（Ｌσ／Ｌ）が５０％以上である本発明例１〜１０においては、線径１８０μｍのワイヤボンディングの状態で硬さが４０Ｈｖと低くなっていることが確認される。
また、本発明例１〜１０においては、比較例に比べて、伸線時の断線が抑制されており、細径まで伸線可能であることが確認される。
【実施例２】
【００５４】
次に、本発明例１から本発明例１０までのボンディングワイヤ用銅素線を用いて酸不溶解残渣物の残渣量と粒度分布を評価した。
試料を硝酸にてエッチング処理を行い、表面に付着した不純物を除去した。次いで、１００ｇの試料を秤量した。この試料を硝酸溶液に加熱溶解した。加熱温度は６０℃とした。この作業を繰り返し行った。
次に、室温まで冷却し、そしてフィルタでろ過して残渣を捕集した。
ここでは、ポリカーボネイトフィルタ（孔径０．４μｍ）を用いてろ過を行った。この残渣物を捕集したポリカーボネイトフィルタをクリーンルーム内で電子秤を用いて残渣物の残渣質量を測定した。
【００５５】
また、酸不溶解残渣物の粒度分布を測定した。前述の残渣物を捕集したフィルタを走査型電子顕微鏡により観察し、ＳＥＭ画像を撮影した。画像をパソコンに取り込み、画像解析用ソフト（ＷｉｎＲｏｏｆソフト）にて画像を２値化処理の解析を行った。そして、残渣物の投影面積を測定し、この投影面積と同じ面積を有する円の直径（円相当径）を算出した。この円相当径を残渣物の粒径として用いた。また、残渣物の個数を測定した。なお、本発明例１を用いて算出されたデータから粒度分布のグラフを作成した。その結果を図４に示す。
【００５６】
ＷｉｎＲｏｏｆソフトの画像解析の結果、本発明例１〜１０の試料（ボンディングワイヤ用銅素線）１００ｇを硝酸溶液に加熱溶解した際、粒径３０μｍ以上の酸不溶解残渣物の個数がいずれも１０００個以下であることが確認された。また、本発明例１〜１０の試料における酸不溶解残渣物の質量比は、上述の方法で残渣物の残渣質量を測定した結果、０．０００１５質量％以下とされていることが確認された。
【符号の説明】
【００５７】
３０  ベルト・ホイール式連続鋳造機
【図１】
0005344070.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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