(57)【要約】【課題】本発明は、脱脂対象であるボンディングワイヤにキズを発生させず、かつ十分な脱脂効果が得られるボンデシィングワイヤの脱脂方法及びこれを用いた被覆ボンディングワイヤの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】電気泳動を用いてボンディングワイヤ５を脱脂するボンディングワイヤの脱脂方法であって、  第１のアルカリ溶液３０が収容され、該第１のアルカリ溶液内に前記電気泳動を行うための陽極５０が設けられた第１の槽１０内に前記ボンディングワイヤを浸漬させて通過させる第１の脱脂工程と、  第２のアルカリ溶液４０が収容され、該第２のアルカリ溶液内に前記電気泳動を行うための陰極が設けられた第２の槽２０内に、前記第１の槽内を通過した前記ボンディングワイヤを浸漬させて通過させる第２の脱脂工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動を用いてボンディングワイヤを脱脂するボンディングワイヤの脱脂方法であって、
第１のアルカリ溶液が収容され、該第１のアルカリ溶液内に前記電気泳動を行うための陽極が設けられた第１の槽内に前記ボンディングワイヤを浸漬させて通過させる第１の脱脂工程と、
第２のアルカリ溶液が収容され、該第２のアルカリ溶液内に前記電気泳動を行うための陰極が設けられた第２の槽内に、前記第１の槽内を通過した前記ボンディングワイヤを浸漬させて通過させる第２の脱脂工程と、を有することを特徴とするボンディングワイヤ脱脂方法。
【請求項２】
前記第１の脱脂工程及び前記第２の脱脂工程において、前記ボンディングワイヤには通電が行われない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の脱脂方法。
【請求項３】
前記ボンディングワイヤは、プーリーにより支持及び搬送され、
該プーリーは、絶縁体であることを特徴とする請求項２に記載のボンディングワイヤの脱脂方法。
【請求項４】
前記第１のアルカリ溶液と前記第２のアルカリ溶液は同一のアルカリ溶液であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のボンディングワイヤの脱脂方法。
【請求項５】
前記陽極と前記陰極との間に印加される電圧が３．０Ｖ以上５．０Ｖ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のボンディングワイヤの脱脂方法。
【請求項６】
前記陽極と前記陰極との間に印加される電圧が３．５Ｖ以上４．４Ｖ以下であることを特徴とする請求項５に記載のボンディングワイヤの脱脂方法。
【請求項７】
前記陽極及び前記陰極には、スラッジ除去用のバッグが装着されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のボンディングワイヤの脱脂方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のボンディングワイヤの脱脂方法によりボンディングワイヤの脱脂を行う脱脂工程と、
脱脂後の前記ボンディングワイヤを芯材とし、前記ボンディングワイヤの周囲に被覆材をめっきするめっき工程と、を有することを特徴とする被覆ボンディングワイヤの製造方法。
【請求項９】
前記ボンディングワイヤは銅であり、
前記被覆材はパラジウムであることを特徴とする請求項８に記載の被覆ボンディングワイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングワイヤの脱脂方法及びこれを用いた被覆ボンディングワイヤの製造方法に関し、特に、電気泳動を用いてボンディングワイヤを脱脂するボンディングワイヤの脱脂方法及びこれを用いた被覆ボンディングワイヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子上の電極と外部電極との結線に用いられるボンディングワイヤは、直径が１５〜７５μｍと非常に細い。かかるボンディングワイヤの材料としては、化学的な安定性があり、大気中での取り扱いが容易であることから、従来は金線が用いられていた。
【０００３】
しかしながら、金線はその重量の９９％〜９９．９９％が金で、残部が添加元素と不可避不純物であり非常に高価格であることから、ボンディングワイヤの材料を安価な銅に替えたいという産業界からの要請がある。
【０００４】
ところが、半導体素子上の電極材料としては、アルミニウム又はアルミニウム合金が主として用いられているため、ボンディングワイヤの材料を金から銅へ変更すると、プレッシャークッカーテスト（Pressure Cooker Test、以下「ＰＣＴ」と呼ぶ。）や超加速高温高湿試験（Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test、以下「ＨＡＳＴ」と呼ぶ。）などの湿度と圧力を高めて行う、パッケージ内へ水分が浸入しやすい条件下での信頼性試験では、銅ボールとアルミニウム電極との接合界面でガルバニック腐食が発生したり、Ｃｕ９Ａｌ４のような接合界面に成長する金属間化合物が腐食したりして、信頼性の劣化が早まるという問題があった。その対策として グロー放電質量分析法によって検出される塩素量が１質量ｐｐｍ以下の無酸素銅からなるベア銅ボンディングワイヤが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところが、特許文献１に記載の塩素量が１質量ｐｐｍ以下の無酸素銅の場合は、塩素量が１質量ｐｐｍ以上のベア銅ボンディングワイヤに比べて信頼性劣化までの時間は長くなるものの、信頼性評価中に、銅とアルミニウムの接合界面に成長する金属間化合物のハロゲン元素による腐食が発生するという問題があった。そこで、銅の芯材をパラジウムで被覆したパラジウム被覆銅ワイヤが提案された（例えば、特許文献２、３参照）。
【０００６】
特許文献２、３に記載の銅芯材をパラジウムで被覆したパラジウム被覆銅ワイヤでは、ボール形成時の酸化防止のためのガス雰囲気を、例えば、５％水素及び９５％窒素からなるフォーミングガスとした場合、ボール表面でのパラジウム元素濃度が高くなる。このパラジウム濃度の高いボール表面によって、ボール外側に存在するハロゲン元素がボール内部に成長した銅−アルミニウム金属間化合物に直接接触しにくくなり、その結果金属間化合物の腐食に由来する信頼性劣化が改善された。また、ガス雰囲気を窒素とした場合であっても、ボール底部の表面のパラジウム濃度は、フォーミングガスを使用してボール形成する場合に比べて低下するものの、ボール側面はパラジウム濃度の高い表面層によって覆われるため、同様に信頼性は改善された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１５３６２５号公報
【特許文献２】特許第４１５８９２８号公報
【特許文献３】特許第４２０４３５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、パラジウム被覆銅ワイヤの信頼性は、パラジウム膜の厚さとその厚さばらつきに強く影響される。パラジウム膜の厚さを一定にするためには、パラジウム被膜を形成する際の被膜厚を一定にする必要がある。パラジウム被膜をめっきで形成する場合には、めっきの前に行われる脱脂工程で表面の有機物を完全に除去し、次の酸化膜除去工程で完全に酸化膜を除去しなければならない。
【０００９】
一般的に、脱脂工程は、炭化水素系や塩化水素系などの有機溶媒に銅ワイヤを浸漬させて脱脂を行う方法や、酸やアルカリ溶液に銅ワイヤを浸漬させて脱脂を行う浸漬脱脂方法がある。
【００１０】
図１は、従来の浸漬脱脂による脱脂工程の一例を示した図である。図１において、第１の槽１１０と第２の槽１２０が設けられ、その中には上述の有機溶媒や、酸又はアルカリ溶液等の脱脂液１３０、１４０が満たされる。なお、脱脂液１３０と脱脂液１４０は、同一の液体であってもよいし、異なる液体であってもよい。また、第２の槽１２０を設けず、第１の槽１１０のみとして構成されてもよい。かかる第１の槽１１０及び第２の槽１２０に、銅ワイヤ１０５がプーリー１９０、１９１により支持されて搬送され、第１の槽１１０と第２の槽１２０を通過し、脱脂液１３０、１４０に順次浸漬され、脱脂工程が行われる。
【００１１】
しかしながら、こうした脱脂液に銅ワイヤを浸して脱脂を行うと、伸線潤滑剤の焼き付きがあった場合などは、その部分の脱脂が不十分となり、その後の酸化膜除去工程では酸化膜の除去が不完全となり易い。そうすると、その後のパラジウムめっきの吸着が弱くなり、その後の伸線工程においてパラジウム被膜がはがれたりして、パラジウム膜の薄い部分が発生してしまうという問題があった。
【００１２】
一方、リードフレーム等の製造工程では、脱脂工程と酸化膜除去工程との間で電解脱脂を行い、脱脂能力を高める方法が採用されている。かかるリードフレーム等の分野で採用されている電解脱脂の方法を銅ワイヤに応用すると、１つの槽の中に脱脂溶液を満たし、溶液中で銅ワイヤを陽極の電極として設けて酸素を発生させて洗浄する方法や、逆に、溶液中で銅ワイヤを陰極の電極として設けて水素を発生させて洗浄する方法が考えられる。
【００１３】
図２は、従来のリードフレーム等の分野で行われている電解脱脂を、銅ワイヤの電解脱脂に適用した一例を示した図である。図２において、脱脂槽２１０が１つ設けられ、脱脂溶液２３０が満たされている。脱脂溶液２３０中には、整流器２７０の陽極又は陰極の一方の電極２５０が設けられ、脱脂槽２１０の外部には、プーリーを兼ねた陽極又は陰極の他方の電極２９０が設けられている。また、脱脂溶液２３０内には、銅ワイヤ２０５を支持及び搬送するためのプーリー２９１が設けられるとともに、電極２５０を覆うスラッジ除去用のバッグ２８０が設けられている。かかる構成において、電極２５０、２９０間に電圧を印加し、電気泳動により酸素ガス又は水素ガスを脱脂溶液２３０内で発生させ、気泡の発生により銅ワイヤに付着した油脂を取り去り、脱脂を行う。
【００１４】
しかしながら、かかる電解脱脂では、脱脂の対象である銅ワイヤ２０５に通電を行うため、銅ワイヤ２０５を電極２９０と接触させる必要がある。かかる銅ワイヤ２０５の電極２９０との接触は、銅ワイヤ２０５にキズを発生させる要因となり得、キズのある銅ワイヤ２０５にパラジウムめっきを施すと、キズの部分のパラジウム被覆が剥がれ易くなるという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、脱脂対象であるボンディングワイヤにキズを発生させず、かつ十分な脱脂効果が得られるボンデシィングワイヤの脱脂方法及びこれを用いた被覆ボンディングワイヤ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】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るボンディングワイヤの脱脂方法は、電気泳動を用いてボンディングワイヤを脱脂するボンディングワイヤの脱脂方法であって、
第１のアルカリ溶液が収容され、該第１のアルカリ溶液内に前記電気泳動を行うための陽極が設けられた第１の槽内に前記ボンディングワイヤを浸漬させて通過させる第１の脱脂工程と、
第２のアルカリ溶液が収容され、該第２のアルカリ溶液内に前記電気泳動を行うための陰極が設けられた第２の槽内に、前記第１の槽内を通過した前記ボンディングワイヤを浸漬させて通過させる第２の脱脂工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、前記第１の脱脂工程及び前記第２の脱脂工程において、前記ボンディングワイヤには通電が行われないことが好ましい。
【００１８】
また、前記ボンディングワイヤは、プーリーにより支持及び搬送され、
該プーリーは、絶縁体であることが好ましい。
【００１９】
また、前記第１のアルカリ溶液と前記第２のアルカリ溶液は同一のアルカリ溶液であることが好ましい。
【００２０】
ここで、前記陽極と前記陰極との間に印加される電圧が３．０Ｖ以上５．０Ｖ以下であることが好ましい。
【００２１】
更に、前記陽極と前記陰極との間に印加される電圧が３．５Ｖ以上４．４Ｖ以下であることがより好ましい。
【００２２】
また、前記陽極及び前記陰極には、スラッジ除去用のバッグが装着されていることが好ましい。
【００２３】
本発明の他の態様に係る被覆ボンディングワイヤの製造方法は、前記ボンディングワイヤの脱脂方法によりボンディングワイヤの脱脂を行う脱脂工程と、
脱脂後の前記ボンディングワイヤを芯材とし、前記ボンディングワイヤの周囲に被覆材をめっきするめっき工程と、を有することを特徴とする。
【００２４】
ここで、前記ボンディングワイヤは銅であり、
前記被覆材はパラジウムであってもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ボンディングワイヤにキズを付けることなく十分な脱脂を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の浸漬脱脂による脱脂工程の一例を示した図である。
【図２】従来のリードフレーム等の分野で行われている電解脱脂を銅ワイヤの電解脱脂に適用した例である。
【図３】本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法及びこれを用いた被覆ボンディングワイヤの脱脂工程の一例を示した図である。
【図４】本発明の実施例に係るボンディングワイヤの脱脂方法実施後の酸化膜厚の測定結果を、従来の浸漬脱脂方法との比較において示した図である。
【図５】図４に示した測定結果を、酸化膜の存在量に換算して示した図である。
【図６】従来の浸漬脱脂方法と本実施例に係る脱脂方法のめっき後の断面を示した写真である。図６（Ａ）は、従来の浸漬脱脂方法が実施されたパラジウム被覆銅ボンディングワイヤのめっき後の断面写真である。図６（Ｂ）は、本実施例に係る脱脂方法が実施されたパラジウム被覆銅ボンディングワイヤのめっき後の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００２８】
図３は、本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法及びこれを用いた被覆ボンディングワイヤの脱脂工程の一例を示した図である。
【００２９】
図３において、本実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法及びこれを用いた被覆ボンディングワイヤの脱脂工程を行うための脱脂装置の全体構成が示されている。図３に示すように、本実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法を実施するための脱脂装置は、第１の槽１０と、第２の槽２０と、第１の脱脂溶液３０と、第２の脱脂溶液４０と、陽極５０と、陰極６０と、整流器７０と、バッグ８０と、プーリー９０、９１とを備える。また、図１において、脱脂対象としてボンデシィングワイヤ５が示されている。
【００３０】
また、図３において、第１の槽１０の内部には、第１の脱脂溶液３０が満たされて収容されている。第１の槽１０の第１の脱脂溶液３０中には、２つの陽極５０が浸漬されている。陽極５０には、バッグ８０が装着されており、バッグ８０が陽極５０を覆っている。
【００３１】
同様に、第２の槽２０の内部には、第２の脱脂溶液４０が満たされて収容されている。第２の槽２０の第２の脱脂溶液４０中には、２つの陰極６０が浸漬されている。また、陰極６０にもバッグ８０が装着され、バッグ８０が陰極６０を覆っている。
【００３２】
第１の槽１０及び第２の槽２０の外部には、プーリー９０が設けられ、第１の槽１０及び第２の槽２０の内部には、プーリー９１が設けられている。プーリー９０、９１には、ボンディングワイヤ５が搬送可能に支持されている。ボンディングワイヤ５の搬送方向は、図３中の左側から右側であり、第１の槽１０から第２の槽２０に向かう方向である。プーリー９０は、搬送方向において第１の槽１０の入口側（左側）と出口側（右側）、及び第２の槽２０の入口側（左側）と出口側（右側）にそれぞれ設けられ、合計４個設けられている。一方、第１の槽１０及び第２の槽２０の内部には、プーリー９０よりも径の大きいプーリー９１が第１の脱脂溶液３０及び第２の脱脂溶液４０内にそれぞれ１個ずつ設けられている。各プーリー９１は、搬送方向において、入口側と出口側のプーリー９０の間に配置され、ボンディングワイヤ５を左から右に第１の脱脂溶液３０、第２の脱脂溶液４０を通過させて搬送するように構成されている。
【００３３】
また、第１の槽１０及び第２の槽２０の外部には整流器７０が設けられ、陽極５０及び陰極６０が接続されている。一方、整流器７０は、プーリー９０、９１には接続されておらず、ボンディングワイヤ５には通電が行われていない構成となっている。
【００３４】
ボンディングワイヤ５は、本実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法の脱脂対象となるワイヤである。本実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法は、被覆ボンディングワイヤの製造方法におけるめっき工程の前処理として行われるものであるので、ボンディングワイヤ５は、被覆ボンディングワイヤの芯材となる材料から構成される。ボンディングワイヤ５は、芯材となり得る種々の金属材料で構成されてよいが、例えば、銅で構成されてもよい。
【００３５】
第１の槽１０は、第１の脱脂溶液３０を保持し、第１の脱脂溶液３０中にボンディングワイヤ５が浸漬されたときに第１の脱脂工程を行うための脱脂処理槽である。第１の槽１０は、第１の脱脂溶液３０を保持することができ、第１の脱脂工程に必要な電極５０等を収容できれば、種々の材料を用いて種々の形状で構成することができる。
【００３６】
第２の槽２０は、第２の脱脂溶液４０を保持し、第１の脱脂溶液４０中にボンディングワイヤ５が浸漬されたときに第２の脱脂工程を行うための脱脂処理槽である。第２の槽２０の構成、機能等は、第１の槽１０と同様であるのでその説明を省略する。
【００３７】
なお、第１の槽１０及び第２の槽２０は、オーバーフロー方式の槽であってもよいし、各々で第１の脱脂溶液３０及び第２の脱脂溶液４０を循環供給する方式の槽であってもよい。
【００３８】
第１の脱脂溶液３０は、電気泳動による電解脱脂を行うための脱脂溶液である。電解脱脂には、アルカリ溶液を用いられるので、第１の脱脂溶液３０は、アルカリ溶液を用いる。また、第１の脱脂溶液３０は、種々のアルカリ溶液を用いることができるが、例えば、ＮａＯＨを用いるようにしてもよい。
【００３９】
第２の脱脂溶液４０も、第１の脱脂溶液３０と同様に、電気泳動による電解脱脂を行うための脱脂溶液である。第２の脱脂溶液４０も、種々のアルカリ溶液を用いることができるが、例えば、ＮａＯＨを用いるようにしてもよい。
【００４０】
第１の脱脂溶液３０と第２の脱脂溶液４０は、種類、濃度とも同じ同一のアルカリ溶液を用いるようにしてもよい。陽極５０と陰極６０はともに整流器７０に接続された同一電源の電極であるので、陽極５０側と陰極６０側で行われている電気泳動のバランスを保つためには、第１の脱脂溶液３０と第２の脱脂溶液４０を同一のアルカリ溶液とすることが好ましい。
【００４１】
陽極５０は、電気泳動を行うために整流器７０に接続された電極であり、第１の槽１０内に配置されている。本実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法においては、陽極５０が第１の槽１０内の第１の溶液３０内に浸漬されているので、第１の槽１０内においては、ボンディングワイヤ５は相対的に陰極となる。そうすると、水の電気分解を利用した電気泳動においては、ボンディングワイヤ５から電子が供給されてボンディングワイヤ５の周辺で水素が発生するが（２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２）、水素は一価であり、２つの電子供給で１分子の水素ガスを発生させるため、２価の酸素よりもガス発生量が多い。本実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法においては、第１の槽１０で油脂を可能な限り多く除去し、第２の槽２０で、第１の槽１０で取り切れなかった油脂を除去するようにするプロセスの方が効果的に作用する。よって、陽極５０は、整流器７０との電気的な接続のみを考慮すれば、陽極又は陰極のいずれとすることも可能であるが、本実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法においては、第１の槽１０内に陽極５０を配置している。
【００４２】
陰極６０は、陽極５０とともに、電気泳動を行うために整流器７０に接続された電極であり、第２の槽２０内に配置されている。第２の槽２０内の陰極６０も、整流器７０への電気的接続のみを考えれば、第１の槽１０内の電極を陰極とし、第２の槽２０内の電極を陽極とすることも可能である。しかしながら、第２の槽２０内の電極を陽極とすると、第２の槽２０中のボンディングワイヤ５は、相対的に陰極となる。そうすると、第２の脱脂溶液４０中にボンディングワイヤ５を構成する金属が溶け出している場合、金属は陽イオンとなるので、その溶け出した金属をボンディングワイヤ５にめっきしてしまうという事態が発生するおそれがある。かかる事態が発生すると、第１の槽１０で行った脱脂による洗浄を無駄にしてしまうおそれがあるので、第２の槽２０内の電極を陽極とすることは好ましくない。また、上述のように、第１の槽１０で脱脂の大部分を行い、第２の槽２０で仕上げの脱脂を行うプロセスの方が、望ましい脱脂効果が得られる。よって、第２の槽２０内の電極は陰極６０としている。
【００４３】
なお、第２の槽２０内に陰極６０を配置したことにより、第２の槽２０中のボンディングワイヤ５は陽極となるので、水の電気分解を利用した電気泳動においては、溶液中の電子を取り込んでボンディングワイヤ５の周辺で酸素ガスを発生させる（２ＯＨ−→Ｏ２＋１／２Ｈ２＋２ｅ−）。つまり、第２の槽２０では酸素ガスが発生することになる。
【００４４】
整流器７０は、交流電力を直流電力に変換し、陽極５０及び陰極６０に直流電力を供給するための直流電源である。整流器７０により、陽極５０と陰極６０との間に直流電圧が印加される。なお、整流器７０は、陽極５０と陰極６０との間に直流電圧を印加できればよいので、電池等の直流電源を用いてもよい。
【００４５】
なお、陽極５０は第１の脱脂溶液３０中に浸漬され、陰極６０は第２の脱脂溶液４０中に浸漬されており、陽極５０と陰極６０は異なる溶液中にあるが、ボンディングワイヤ５が導体であるので、全体としては回路を形成し、アルカリ溶液中の粒子が移動し、電気泳動により間接的に電流が流れることになる。
【００４６】
バッグ８０は、スラッジ（沈殿物）を除去するための手段である。脱脂工程を行っている間に、陽極５０及び陰極６０にスラッジ（沈殿物）が溜まるため、スラッジを第１及び第２の脱脂溶液３０、４０中に拡散したり、スラッジがボンディングワイヤに再付着したりするのを防止するため、バッグ８０が陽極５０及び陰極６０に装着されている。バッグ８０は、スラッジの除去を行うことができれば、種々の材料で構成されてよいが、例えば、電解ニッケルめっき等で用いられているアノードバッグと同様に、布製のバッグ８０が用いられてもよい。
【００４７】
なお、バッグ８０は、必須ではなく、必要に応じられて設けられてよい。例えば、ボンディングワイヤ５、第１及び第２の脱脂溶液３０、４０、陽極５０及び陰極６０の組み合わせによっては、スラッジの対策が不要な場合もあり得る。そのような場合には、例えば、バッグ８０を設けず、陽極５０及び陰極６０をそのまま用いることとしてもよい。
【００４８】
プーリー９０、９１は、ボンディングワイヤ５を支持及び搬送するための手段である。プーリー９０、９１は、上述のように電極としては用いられていないため、絶縁体を含む任意の材料を用いることができる。プーリー９０、９１は、ボンディングワイヤ５にキズを発生させないため、プラスチック等の樹脂材料で構成してもよい。また、プーリー９０、９１は、弾力性を有する材料で構成されてもよい。また、プーリー９０、９１は、ボンディングワイヤ５の第１の脱脂溶液３０及び第２の脱脂溶液４０への浸漬時間の調整を行う役割も有する。例えば、ボンディングワイヤ５をある程度長い時間第１及び第２の脱脂溶液に浸漬するためには、プーリー９１にボンディングワイヤ５を複数回巻回させた状態でボンディングワイヤ５を供給するようにする。一方、ボンディングワイヤ５を早く通過させたい場合には、プーリー９０、９１にボンディングワイヤ５を巻回させずに沿わせるだけとすれば、ボンディングワイヤ５はプーリー９０、９１間をそのまま進み、素早い処理及び搬送を行うことができる。
【００４９】
かかる構成の脱脂装置を用いて本実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法を実行する際には、図３に示すように、プーリー９０、９１を用いて、ボンディングワイヤ５を第１の槽１０、第２の槽２０に順次供給する。第１の槽１０では、第１の脱脂溶液３０に浸漬されたボンディングワイヤ５に対して、第１の脱脂工程が行われる。そして、第１の槽１０を通過したボンディングワイヤ５は、一旦空中に引き上げられた後、連続的に第２の槽２０の内部に供給される。第２の槽２０においては、第２の脱脂溶液４０に浸漬されたボンディングワイヤ５に対して、第２の脱脂工程が行われる。
【００５０】
ここで、陽極５０、陰極６０間に印加される電圧は、３．０Ｖ以上５．０Ｖ以下であることが好ましく、３．５Ｖ以上４．４Ｖ以下であることが更に好ましい。なお、この点については、実施例を用いて後述する。
【００５１】
なお、プーリー９０、９１は電極として機能させないため、ボンディングワイヤ５にキズを発生させないような任意の材料で構成することができ、例えば、プラスチック材料等を用いることができる。
【００５２】
このように、本実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法によれば、ボンディングワイヤ５にキズを発生させることなく電解脱脂により十分な脱脂効果を得ることができる。
【００５３】
また、本実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法によりボンディングワイヤ５の脱脂を行い、その後、被覆材でめっきを行ってボンディングワイヤ５を被覆するようにすれば、油脂が適切に除去されたボンディングワイヤ５の表面上にめっきを行うため、十分な密着力で適切にめっきを行うことができ、高品質の被覆ボンディングワイヤを製造することができる。なお、脱脂工程とめっき工程の間には、酸化膜除去工程等の必要な工程を追加することができる。
【実施例】
【００５４】
次に、実施例を用いて本発明に係るボンディングワイヤの脱脂方法及びこれを用いた被覆ボンディングワイヤの製造方法の実施結果について説明する。なお、本実施例においては、脱脂工程を行う対象となるボンディングワイヤ５自体の製造方法についても言及している。また、本実施例において、上述の実施形態に係るボンディングワイヤの脱脂方法で説明した構成要素に対応する構成要素には、図３と同一の参照符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
【００５５】
まず、銅材料を連鋳し、伸線ダイスを用いて約１ｍｍφまで縮径し、さらに引き続き直径約２００μｍφまで縮径して、中間アニールをした。中間アニール時に使用するガス種は、大気や窒素やフォーミングガスでもかまわないが、今回は大気ガスを用いて製造した。
【００５６】
次に、中間アニール後にめっきをするが、めっき工程は、前処理として、脱脂工程、塩酸洗工程、化学研磨工程、硫酸洗工程を行った。また、めっき工程は、ストライクめっき工程及びめっき工程を含む。
【００５７】
各工程ともに市販されている薬剤を使用しており、脱脂工程における脱脂液はユケン工業株式会社製パクナＣｕ３（濃度１０〜８０ｇ／ｌ）を溶解させた液にアルニオン１１９（濃度０．１〜３０ ｍｌ／ｌ）を添加した混合液で、３５±１５℃で使用した。
【００５８】
また、塩酸洗浄液は３５％塩酸水溶液を希釈（塩酸濃度１０〜１００ｇ／ｌ）して室温で使用した。化学研磨液はメルテックス株式会社製のメルポリッシュカパー６１（６１Ａ濃度：６−１１０ｇ／ｌ、６１Ｂ濃度：３０〜２００ｍｌ／ｌ、硫酸濃度：１０〜５０ｇ／ｌ）で３５±１５℃で使用した。硫酸洗浄液は７０％硫酸を希釈（硫酸濃度：５０〜４００ｇ／ｌ）して室温にて使用した。
【００５９】
ストライクめっき及びめっきにおいては、日本高純度化学株式会社製ＳＳＴ−Ｌ（Ｐｄ濃度：２〜１２ｇ／ｌ、ｐＨ：６．５〜８．２）をメーカー推奨条件にて使用し、ストライクめっきは室温で使用し、めっきは６０±５℃で使用した。
【００６０】
脱脂工程は、図３に示したような構成の脱脂装置を用いて行った。即ち、連続する第１の槽１０と第２の槽２０があり、第１及び第２の槽１０、２０内には銅ワイヤ５にアルカリ溶液３０、４０中の粒子の電気泳動によって間接的に電流を流すための陽極５０、陰極６０が設置され、銅ワイヤ５に電流を流した。電極５０、６０にはバッグ８０を装着し、電極５０、６０に溜まったスラッジをアルカリ溶液３０、４０中に拡散させず、また、スラッジが銅ワイヤ５に再付着しないようにした。また、第１の槽と第２の槽との間に印加する電圧は３．５ボルトとした。
【００６１】
本実施例に係るボンディングワイヤの脱脂方法を実施した後、表面酸化膜厚については、脱脂工程後のサンプルをＥＣＩ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製酸化膜測定器（ＱＣ―２００、Sequential Electrochemical Reduction Analysis：連続電気化学還元法）によって測定した。酸化膜測定の場合、一定の電流をサンプルにかけ、薬液（ホウ酸・四ホウ酸ナトリウム）でサンプルを還元していき、そのときの電圧の変化を捉え金属の酸化膜を同定し、測定時間によりその厚みを検出する。連続電気化学還元法は金属固有の還元電位に着目した測定方法である。
【００６２】
図４は、本発明の実施例に係るボンディングワイヤの脱脂方法実施後の酸化膜厚の測定結果を、従来の浸漬脱脂方法との比較において示した図である。図４において、酸化膜厚は、上述の測定器の印加電圧の時間変化として示されている。なお、図４において、印加電圧の範囲毎に存在する酸化膜の種類が分かり、酸化皮膜、Ｃｕ２Ｏ及びＣｕＯが図４に示されている。少ない時間で各膜の範囲の電圧値を示さなくなったものが、存在する酸化膜が少ないことを意味している。また、曲線Ａが従来の浸漬脱脂方法の特性、曲線Ｂが印加電圧を３．０Ｖとした場合の本実施例に係る脱脂方法の特性、曲線Ｃが印加電圧を３．５Ｖとした場合の本実施例に係る脱脂方法の特性を示している。
【００６３】
図４において、従来の浸漬脱脂と比較すると、本実施例に係る脱脂方法では、ＣｕＯの酸化膜が著しく減少していることが確認できる。また、図４において、更に０．２−０．３Ｖ付近に新たな酸化皮膜が形成され、通常工程より簡単に化学研磨しやすい状態となっている。この酸化皮膜は、電解脱脂処理をしないと発生しない酸化膜であり、本実施例に係るボンディングワイヤの脱脂方法により、電解脱脂処理が適切になされたことが示されている。
【００６４】
また、電極５０、６０間に印加された電圧が３．０Ｖの曲線Ｂと３．５Ｖの曲線Ｃを比較すると、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏとも、印加電圧３．５Ｖの曲線Ｃの方が曲線Ｂよりも減少していることが分かる。つまり、電極５０、６０間の印加電圧が３．５Ｖである方が、３．０Ｖの場合よりも酸化膜が少なく、脱脂の効果が大きい。
【００６５】
図５は、図４に示した測定結果を、酸化膜の存在量に換算して示した図である。図５において、従来の浸漬脱脂方法と、本実施例に係る脱脂方法の印加電圧３．０Ｖの場合と３．５Ｖの場合が示されている。
【００６６】
図５において、従来の脱脂方法と比較して、本実施例に係る脱脂方法のＣｕＯの存在量は大幅に減少しており、脱脂効果が示されているが、更に本実施例の３．０Ｖ印加と３．５Ｖ印加を比較すると、３．５Ｖ印加の方がＣｕＯの残量が少ないことが分かる。このように、電極５０、６０間の印加電圧は、３．０Ｖよりも３．５Ｖの方が好ましい。なお、電圧を更に上げて実験した所、４．４Ｖまでは３．５Ｖとほぼ同様の特性を示すことが確認された。よって、電極５０、６０への印加電圧は、３．５Ｖ以上４．４Ｖ以下であることがより好ましい。また、電圧を更に上げると、電極５０、６０と整流器７０との接続点の発熱等が発生するおそれがあるので、印加電圧の上限は、５．０Ｖ以下とすることが好ましい。よって、電極５０、６０への印加電圧は、３．０Ｖ以上５．０Ｖ以内の範囲内にあることが好ましい。また、印加する電圧は、同じ脱脂効果が得られるのであれば、低い方が好ましいので、３．５Ｖ以上としない場合には、３．０Ｖ以上３．５Ｖ未満とする方が好ましい。
【００６７】
本実施例に係る脱脂工程に続いて、塩酸洗工程により表面の中和および酸化膜除去をする。化学研磨工程で、銅ワイヤ５の表面および酸化膜を完全に除去する。硫酸洗工程にて化学研磨残渣除去および銅ワイヤ５の表面活性化をする。ストライク工程にて銅素材とパラジウムめっきとの密着性を上げる。めっき工程にて約１μｍ厚のパラジウムめっきをする。
【００６８】
図６は、従来の浸漬脱脂方法と本実施例に係る脱脂方法のめっき後の断面を示した写真である。図６（Ａ）は、従来の浸漬脱脂方法が実施されたパラジウム被覆銅ボンディングワイヤのめっき後の断面写真であり、図６（Ｂ）は、本実施例に係る脱脂方法が実施されたパラジウム被覆銅ボンディングワイヤのめっき後の断面写真である。なお、本実施例に係る脱脂方法では、電極５０、６０間の印加電圧は３．５Ｖとしてある。
【００６９】
図６（Ａ）に矢印で示すように、従来の浸漬脱脂方法においては、パラジウムめっき皮膜と銅ワイヤの界面にボイドが発生している。一方、図６（Ｂ）に示すように、本実施例に係る脱脂方法が用いられた本実施例に係る被覆ボンディングワイヤの製造方法においては、図６（Ａ）に示されるようなボイドの発生は観察されなかった。
【００７０】
また、めっき後の製品を約２０μｍまで縮径し、最終アニールし、外観を金属顕微鏡にて確認したところ、パラジウムが剥離したような形跡は観察されなかった。
【００７１】
このように、本実施例に係るボンディングワイヤの脱脂方法及び被覆ボンディングワイヤの製造方法によれば、脱脂工程において油脂及びＣｕＯを効果的に除去し、めっき後にボイドが発生しない高品質の被覆ボンディングワイヤを製造することができる。なお、本実施例においては、ボンディングワイヤが銅ボンディングワイヤであり、被覆ボンディングワイヤがパラジウム被覆銅ボンディングワイヤである例を挙げて説明したが、他の金属材料を用いたボンディングワイヤ及び被覆ボンディングワイヤにも適用可能であることは言うまでもない。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、半導体実装に用いられるボンディングワイヤに利用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
５    ボンディングワイヤ
１０    第１の槽
２０    第２の槽
３０    第１の脱脂溶液
４０    第２の脱脂溶液
５０    陽極
６０    陰極
７０    整流器
８０    バッグ
９０、９１    プーリー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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