特許 7216841 被覆ワイヤ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-24

(45)【発行日】2023-02-01

(54)【発明の名称】被覆ワイヤ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20230125BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 301A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021559837

(86)(22)【出願日】2019-11-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-06-16

(86)【国際出願番号】 SG2019050572

(87)【国際公開番号】W WO2020218969

(87)【国際公開日】2020-10-29

【審査請求日】2021-10-08

(31)【優先権主張番号】PCT/SG2019/050233

(32)【優先日】2019-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】SG

(73)【特許権者】

【識別番号】515298442

【氏名又は名称】ヘレウス マテリアルズ シンガポール ピーティーイー． リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】チン シャーン ジアン

(72)【発明者】

【氏名】プン イーン ミー

(72)【発明者】

【氏名】パン ウェイ チー

(72)【発明者】

【氏名】サランガパニ ムラリ

(72)【発明者】

【氏名】ウォン チン ユン

(72)【発明者】

【氏名】スティオノ シルヴィア

(72)【発明者】

【氏名】スー ダン

(72)【発明者】

【氏名】ロー ミュー ワン

【審査官】小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５０４４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１８９７５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００２６００４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１１－１８６３１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

Ｈ０５Ｋ ３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面を有するワイヤ芯体を含むワイヤであって、前記ワイヤ芯体は、その表面に重畳された被覆層を有し、前記ワイヤ芯体自体は銀ワイヤ芯体又は銀系ワイヤ芯体であり、前記被覆層は、厚さ１～１０００ｎｍの金の単層、又は厚さ１～１００ｎｍのパラジウムの内層及び隣接する厚さ１～２５０ｎｍの金の外層から構成される二重層であり、前記金層がアンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される少なくとも１種の構成要素を、前記ワイヤの重量に対して１０～１００重量ｐｐｍの範囲の合計割合で含むとともに、前記金層の金の重量に対して、３００～３５００重量ｐｐｍの範囲の合計割合で含むことを特徴とするワイヤ。

【請求項2】

平均断面積が５０～５０２４μｍ^２の範囲にある請求項１に記載のワイヤ。

【請求項3】

平均直径が８～８０μｍの範囲にある円形断面を有する請求項１に記載のワイヤ。

【請求項4】

アンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される前記少なくとも１種の構成要素が前記金層内で濃度勾配を示し、前記勾配が、前記ワイヤ芯体の長手方向軸に垂直な方向に増加する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワイヤ。

【請求項5】

アンチモンが前記金層内に存在する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のワイヤ。

【請求項6】

前記金層内にビスマス、ヒ素及びテルルが同時に存在しない請求項５に記載のワイヤ。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の被覆されたワイヤの製造方法であって、少なくとも以下の工程（１～（５）：
（１）銀又は銀系の前駆部材を準備する工程と、
（２）７０６～３１４００μｍ^２の範囲の中間断面積又は３０～２００μｍの範囲の中間直径が得られるまで、前記前駆部材を伸長して、伸長された前駆部材を形成する工程と、
（３）工程（２）の完了後に得られた前記伸長された前駆部材の表面上に、金の単層、又はパラジウムの内層及び隣接する金の外層の二重層被覆を付与する工程と、
（４）目的の最終の断面積又は直径及び１～１０００ｎｍの範囲の目的の最終厚さを有する金の単層、又は１～１００ｎｍの範囲の目的の最終厚さを有するパラジウムの内層及び１～２００ｎｍの範囲の目的の最終厚さを有する隣接する金の外層から構成される二重層が得られるまで、工程（３）の完了後に得られた前記被覆された前駆部材をさらに伸長する工程と、
（５）最後に、工程（４）の完了後に得られた前記被覆された前駆体を２００～６００℃の範囲の炉設定温度で、０．４～０．８秒の範囲の曝露時間でストランド焼鈍して、前記被覆されたワイヤを形成する工程と
を含み、
工程（２）は、前記前駆部材を４００～８００℃の炉設定温度で、５０～１５０分の範囲の曝露時間で中間バッチ焼鈍する１つ以上のサブ工程を含み、又は含まず、
工程（３）における前記金層の付与は、金と、アンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される少なくとも１種の構成要素とを含む金電気めっき浴から前記金層を電気めっきすることにより行われる方法。

【請求項8】

前記パラジウム層が電気めっきによって付与される請求項７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、銀又は銀系のワイヤ芯体と、そのワイヤ芯体の表面に重畳された被覆層とを含む被覆ワイヤに関する。本発明はさらに、そのような被覆ワイヤを製造するためのプロセスに関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器及びマイクロエレクトロニクスの用途でのボンディングワイヤの使用は、周知の技術である。ボンディングワイヤは、当初は金から作られていたが、現在では、銅、銅合金、銀及び銀合金等のより安価な材料が使用されている。このようなワイヤには、金属被覆が施されていてもよい。

【0003】

ワイヤの形状については、最も一般的であるのは、円形断面のボンディングワイヤ、及び程度の差はあるが長方形断面を有するボンディングリボンである。どちらのタイプのワイヤ形状も独自の利点があり、そのため、それぞれ特定の用途に有用である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、ワイヤボンディング用途での使用に好適な被覆された銀又は銀系のワイヤであって、特に球状のＦＡＢ（ｆｒｅｅ ａｉｒ ｂａｌｌ、フリーエアボール）形成において優れている被覆された銀又は銀系のワイヤを提供することである。提供される被覆された銀又は銀系のワイヤは、ボールボンディング時のＯＣＢ（ｏｆｆ－ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｂａｌｌ、中心を外れたボール）現象の発生を効果的に抑制することができるものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的の解決への貢献は、カテゴリを形成する請求項の主題によって提供される。カテゴリを形成する請求項に従属する従属請求項は、本発明の好ましい実施形態を表しており、その主題も上記目的の解決に貢献している。

【0006】

第１の態様では、本発明は、表面を有するワイヤ芯体（以下、略して「芯体」ともいう）を含むワイヤであって、このワイヤ芯体は、その表面に重畳された被覆層を有し、このワイヤ芯体自体は、銀ワイヤ芯体又は銀系ワイヤ芯体であり、上記被覆層は、厚さ１～１０００ｎｍの金の単層、又は厚さ１～１００ｎｍのパラジウムの内層及び隣接する厚さ１～２５０ｎｍの金の外層から構成される二重層であり、当該ワイヤは、上記金層が、アンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される少なくとも１種の構成要素を、当該ワイヤの重量に対して１０～１００重量ｐｐｍ、好ましくは１０～４０重量ｐｐｍの範囲の合計割合（全体割合）で含むことを特徴とするワイヤに関する。同時に、一実施形態では、アンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される上記少なくとも１種の構成要素の合計割合は、上記金層の上記金の重量に対して３００～３５００重量ｐｐｍ、好ましくは３００～２０００重量ｐｐｍ、最も好ましくは６００～１０００重量ｐｐｍの範囲にあってもよい。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明のワイヤは、好ましくは、マイクロエレクトロニクスにおける接合用のボンディングワイヤである。そのボンディングワイヤは好ましくは、一体型の物体である。数多くの形状が知られており、本発明のワイヤに有用であると思われる。好ましい形状は、断面図において、円形、楕円形及び長方形の形状である。本発明において、用語「ボンディングワイヤ」は、すべての形状の断面とすべての通常のワイヤ直径を含むが、円形断面及び細い直径のボンディングワイヤが好ましい。平均断面積は、例えば５０～５０２４μｍ^２、好ましくは１１０～２４００μｍ^２の範囲であり、これに伴い、好ましい円形断面の場合、平均直径は、例えば８～８０μｍ、好ましくは１２～５５μｍの範囲にある。

【0008】

ワイヤ又はワイヤ芯体の平均直径又は簡単に言えば直径は、「サイジング法」によって得ることができる。この方法によれば、規定の長さのワイヤの物理的な重量が決定される。この重量に基づいて、ワイヤの材料の密度を用いてワイヤ又はワイヤ芯体の直径が計算される。直径は、特定のワイヤの５つのカットに対する５つの測定値の算術平均として計算される。

【0009】

上記ワイヤ芯体は銀製のワイヤ芯体であるか、又はワイヤ芯体は銀系のものである。すなわち、上記ワイヤ芯体は（ａ）銀、すなわち純銀からなるか、又は上記ワイヤ芯体は（ｂ）ドープ銀、（ｃ）銀合金、又は（ｄ）ドープ銀合金の形態の銀系の材料からなる。

【0010】

本明細書で使用される用語「純銀」は、（ａ１）９９．９９～１００重量％の範囲の量の銀と、（ａ２）０～１００重量ｐｐｍの総量のさらなる成分（銀以外の成分）からなる純銀を意味する。

【0011】

本明細書で使用される用語「ドープ銀」は、（ｂ１）９９．４９超～９９．９９７重量％の範囲の量の銀と、（ｂ２）３０～５０００重量ｐｐｍ未満の総量の銀以外の少なくとも１種のドーピング元素と、（ｂ３）０～１００重量ｐｐｍの総量のさらなる成分（銀及び少なくとも１種のドーピング元素以外の成分）とからなる銀系の材料を意味する。好ましい実施形態では、本明細書で使用される用語「ドープ銀」は、（ｂ１）９９．４９超～９９．９９７重量％の範囲の量の銀と、（ｂ２）３０～５０００重量ｐｐｍ未満の総量のカルシウム、ニッケル、白金、パラジウム、金、銅、ロジウム及びルテニウムからなる群から選択される少なくとも１種のドーピング元素と、（ｂ３）０～１００重量ｐｐｍの総量のさらなる成分（銀、カルシウム、ニッケル、白金、パラジウム、金、銅、ロジウム、ルテニウム以外の成分）とからなるドープ銀を意味する。

【0012】

本明細書で使用される用語「銀合金」は、（ｃ１）８９．９９～９９．５重量％、好ましくは９７．９９～９９．５重量％の範囲の量の銀と、（ｃ２）０．５～１０重量％、好ましくは０．５～２重量％の範囲の総量の少なくとも１種の合金元素と、（ｃ３）０～１００重量ｐｐｍの総量のさらなる成分（銀及び上記少なくとも１種の合金元素以外の成分）とからなる銀系の材料を意味する。好ましい実施形態では、本明細書で使用される用語「銀合金」は、（ｃ１）８９．９９～９９．５重量％、好ましくは９７．９９～９９．５重量％の範囲の量の銀と、（ｃ２）０．５～１０重量％、好ましくは０．５～２重量％の範囲の総量のニッケル、白金、パラジウム、金、銅、ロジウム及びルテニウムからなる群から選択される少なくとも１種の合金元素と、（ｃ３）０～１００重量ｐｐｍの総量のさらなる成分（銀、ニッケル、白金、パラジウム、金、銅、ロジウム及びルテニウム以外の成分）とからなる合金を意味する。

【0013】

本明細書で使用される用語「ドープ銀合金」は、（ｄ１）８９．４９超～９９．４９７重量％、好ましくは９７．４９～９９．４９７重量％の範囲の量の銀と、（ｄ２）３０～５０００重量ｐｐｍ未満の総量の少なくとも１種のドーピング元素と、（ｄ３）０．５～１０重量％、好ましくは０．５～２重量％の範囲の総量の少なくとも１種の合金元素と、（ｄ４）０～１００重量ｐｐｍの総量のさらなる成分（銀、上記少なくとも１種のドーピング元素及び上記少なくとも１種の合金元素以外の成分）からなり、上記少なくとも１種のドーピング元素（ｄ２）が上記少なくとも１種の合金元素（ｄ３）以外のものである銀系の材料を意味する。好ましい実施形態では、本明細書で使用される用語「ドープ銀合金」は、（ｄ１）８９．４９超～９９．４９７重量％、好ましくは９７．４９～９９．４９７重量％の範囲の量の銀と、（ｄ２）３０～５０００重量ｐｐｍ未満の総量のカルシウム、ニッケル、白金、パラジウム、金、銅、ロジウム及びルテニウムからなる群から選択される少なくとも１種のドーピング元素と、（ｄ３）０．５～１０重量％、好ましくは０．５～２重量％の範囲の総量のニッケル、白金、パラジウム、金、銅、ロジウム及びルテニウムからなる群から選択される少なくとも１種の合金元素と、（ｄ４）０～１００重量ｐｐｍの総量のさらなる成分（銀、カルシウム、ニッケル、白金、パラジウム、金、銅、ロジウム及びルテニウム以外の成分）とからなり、上記少なくとも１種のドーピング元素（ｄ２）が上記少なくとも１種の合金元素（ｄ３）以外のものであるドープ銀合金を意味する。

【0014】

本開示では、「さらなる成分」及び「ドーピング元素」について言及している。任意のさらなる成分の個々の量は、３０重量ｐｐｍ未満である。任意のドーピング元素の個々の量は、少なくとも３０重量ｐｐｍである。重量％及び重量ｐｐｍで示されたすべての量は、芯体又はその前駆部材又は伸長された前駆部材の総重量に基づく。

【0015】

本発明のワイヤの芯体は、０～１００重量ｐｐｍ、例えば１０～１００重量ｐｐｍの範囲の総量のいわゆるさらなる成分を含んでいてもよい。本文脈において、さらなる成分は、しばしば「不可避の不純物」とも呼ばれ、使用される原材料に存在する不純物に由来するか又はワイヤ芯体の製造プロセスに由来する微量の化学元素及び／又は化合物である。さらなる成分の総量が０～１００重量ｐｐｍと少ないため、ワイヤの特性の良好な再現性が確保される。芯体に存在するさらなる成分は、通常、別途に添加されない。個々のさらなる成分は、ワイヤ芯体の総重量に対して、３０重量ｐｐｍ未満の量で含まれる。

【0016】

当該ワイヤの芯体は、バルク材の均質な領域である。任意のバルク材料は常に、ある程度異なる特性を示す可能性のある表面領域を有しているので、当該ワイヤの芯体の特性は、バルク材料の均質領域の特性として理解される。バルク材領域の表面は、形態、組成（例えば、硫黄、塩素及び／又は酸素の含有量）、及びその他の特徴の点で異なる可能性がある。この表面は、ワイヤ芯体とワイヤ芯体に重畳された被覆層との間の界面領域である。典型的には、この被覆層はワイヤ芯体の表面に完全に重畳されている。当該ワイヤの芯体とその上に重畳された被覆層の間の当該ワイヤの領域には、芯体及び被覆層の両方の材料の組み合わせが存在することができる。

【0017】

上記ワイヤ芯体の表面に重畳された被覆層は、厚さ１～１０００ｎｍ、好ましくは厚さ２０～３００ｎｍの金の単層、又は厚さ１～１００ｎｍ、好ましくは厚さ１～３０ｎｍのパラジウムの内層及び隣接する厚さ１～２５０ｎｍ、好ましくは厚さ２０～２００ｎｍの金の外層から構成される二重層である。これに関して、「厚さ」又は「被覆層の厚さ」という用語は、芯体の長手方向軸に対して垂直な方向の上記被覆層のサイズを意味する。

【0018】

単独の金層又は外側の金層は、アンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択された少なくとも１種の構成要素を、当該ワイヤ（ワイヤ芯体＋被覆層）の重量に対して、１０～１００重量ｐｐｍ、好ましくは１０～４０重量ｐｐｍの範囲の合計割合で含む。同時に、一実施形態では、上記少なくとも１種の構成要素の合計割合は、金層の金の重量に対して、３００～３５００重量ｐｐｍ、好ましくは３００～２０００重量ｐｐｍ、最も好ましくは６００～１０００重量ｐｐｍの範囲にあってもよい。

【0019】

アンチモンが金層内に存在することが好ましい。アンチモンが金層内に単独で存在していること、すなわちビスマス、ヒ素及びテルルが同時に存在していないことがさらに好ましい。言い換えれば、好ましい実施形態では、上記金層は、アンチモンを、当該ワイヤ（ワイヤ芯体＋被覆層）の重量に対して、１０～１００重量ｐｐｍ、好ましくは１０～４０重量ｐｐｍの範囲の割合で含み、金層内にビスマス、ヒ素及びテルルは存在せず、同時に、さらに好ましい実施形態では、アンチモンの割合は、金層の金の重量に対して、３００～３５００重量ｐｐｍ、好ましくは３００～２０００重量ｐｐｍ、最も好ましくは６００～１０００重量ｐｐｍの範囲にあってもよい。

【0020】

一実施形態では、アンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される上記少なくとも１種の構成要素は、金層内で濃度勾配を示してもよく、この勾配は、ワイヤ芯体に向かう方向、すなわちワイヤ芯体の長手方向軸に対して垂直な方向に増加する。

【0021】

本出願人は、金層内にアンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される上記少なくとも１種の構成要素が存在することで、多くの驚くべき有利な効果がもたらされることを見出した。例えば、金層は明るい光沢のあるイエローゴールドの外観を呈して区別され、球状で軸対称のＦＡＢの形成が可能になり、本発明の被覆ワイヤ（被覆線）をボールボンディングする際に、ＯＣＢ現象の発生を抑制することができ、又は防止することさえできる。上記少なくとも１種の構成要素がどのような化学形態で、又はどのような化学種として金層に存在しているのか、すなわち、元素の形態で金層に存在しているのか又は化学化合物の形態で存在しているのかは不明である。

【0022】

別の態様では、本発明は、上に開示された本発明の実施形態のいずれかにおける本発明の被覆ワイヤの製造のためのプロセスにも関する。このプロセスは、少なくとも工程（１）～（５）：
（１）銀又は銀系の前駆部材を準備する工程と、
（２）７０６～３１４００μｍ^２の範囲の中間断面積又は３０～２００μｍの範囲の中間直径が得られるまで、上記前駆部材を伸長して、伸長された前駆部材を形成する工程と、
（３）工程（２）の完了後に得られた上記伸長された前駆部材の表面上に、金の単層、又はパラジウムの内層及び隣接する金の外層の二重層被覆を付与する（施す）工程と、
（４）目的の最終の断面積又は直径及び１～１０００ｎｍの範囲の目的の最終厚さを有する金の単層、又は１～１００ｎｍの範囲の目的の最終厚さを有するパラジウムの内層及び１～２００ｎｍの範囲の目的の最終厚さを有する隣接する金の外層から構成される二重層が得られるまで、工程（３）の完了後に得られた上記被覆された前駆部材をさらに伸長する工程と、
（５）最後に、工程（４）の完了後に得られた上記被覆された前駆体を２００～６００℃の範囲の炉設定温度で、０．４～０．８秒の範囲の曝露時間でストランド焼鈍して、上記被覆ワイヤを形成する工程と
を含み、
工程（２）は、上記前駆部材を４００～８００℃の炉設定温度で、５０～１５０分の範囲の曝露時間で中間バッチ焼鈍する１つ以上のサブ工程（下位工程）を含んでもよく、
工程（３）における上記金層の付与は、金と、アンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される少なくとも１種の構成要素とを含む金電気めっき浴から上記金層を電気めっきすることにより行われる。

【0023】

用語「ストランド焼鈍」が本明細書で使用される。これは、再現性の高いワイヤの高速製造を可能にする連続プロセスである。本発明に関しては、ストランド焼鈍は、焼鈍されるべき被覆された前駆体が従来の焼鈍炉内を引っ張られるか移動され、焼鈍炉を出た後にリールにスプールされる間に、焼鈍が動的に行われることを意味する。ここで、焼鈍炉は、通常、所定の長さの円筒形のチューブの形をしている。例えば、１０～６０ｍ／分の範囲で選択されてもよい所定の焼鈍速度での規定された温度プロファイルにより、焼鈍時間／炉温度のパラメータを定義及び設定することができる。

【0024】

用語「炉設定温度」が本明細書で使用される。これは、焼鈍炉の温度コントローラで設定された（一定にされた）温度を意味する。焼鈍炉は、室炉式炉（バッチ焼鈍の場合）又は管状焼鈍炉（ストランド焼鈍の場合）であってもよい。

【0025】

本開示は、前駆部材、伸長された前駆部材、被覆された前駆部材、被覆された前駆体及び被覆ワイヤを区別する。用語「前駆部材」は、ワイヤ芯体の目的の最終断面積又は最終直径に達していないワイヤ前段階のものに使用され、用語「前駆体」は、目的の最終断面積又は目的の最終直径のワイヤ前段階のものに使用される。工程（５）の完了後、すなわち、目的の最終断面積又は目的の最終直径にある被覆された前駆体の最終のストランド焼鈍後に、本発明の意味での被覆ワイヤが得られる。

【0026】

工程（１）で準備される前駆部材は、銀の前駆部材であるか、又はそれは銀系のものであり、すなわちこの前駆部材は、（ａ）銀、すなわち純銀、（ｂ）ドープ銀、（ｃ）銀合金、又は（ｄ）ドープ銀合金からなる。用語「純銀」、「ドープ銀」、「銀合金」及び「ドープ銀合金」の意味については、上記の開示を参照されたい。

【0027】

銀前駆部材の実施形態では、この銀前駆部材は、典型的には、例えば２～２５ｍｍの直径及び例えば２～１００ｍの長さを有する棒の形態にある。このような銀の棒は、適切な鋳型を用いて銀を連続鋳造した後、冷却して固化することによって製造することができる。

【0028】

銀系の前駆部材の実施形態では、この銀系の前駆部材は、銀を目的の量の必要な成分を用いて合金化、ドーピング、又は合金化及びドーピングすることによって得ることができる。ドープ銀又は銀合金又はドープ銀合金は、例えば、目的の割合比の成分を一緒に溶解することによって、金属合金の技術分野の当業者に公知の従来のプロセスによって調製することができる。その際、１つ以上の従来の母合金を利用することが可能である。溶解プロセスは、例えば、誘導炉を使用して行うことができ、真空下又は不活性ガス雰囲気下で作業することが好都合である。使用される材料は、例えば９９．９９重量％以上の純度を有することができる。このようにして生成された溶融物を冷却して、銀系の前駆部材の均一な部分を形成することができる。通常、このような前駆部材は、例えば２～２５ｍｍの直径及び例えば２～１００ｍの長さを有する棒の形態にある。このような棒は、適切な鋳型を用いて銀系の溶融物を連続鋳造した後、冷却して固化することによって製造することができる。

【0029】

工程（２）では、前駆部材は、７０６～３１４００μｍ^２の範囲の中間断面積又は３０～２００μｍの範囲の中間直径が得られるまで伸長されて、伸長された前駆部材が形成される。前駆部材を伸長する技術は公知であり、本発明の文脈において有用であると思われる。好ましい技術は、圧延、スウェージング、ダイス伸線等であり、その中でもダイス伸線が特に好ましい。ダイス伸線の場合、前駆部材は、目的の中間断面積又は目的の中間直径に到達するまで、いくつかの工程で延伸される。このようなワイヤのダイス伸線プロセスは、当業者にとっては周知である。従来のタングステンカーバイド及びダイヤモンドの伸線ダイスが採用されてもよく、伸線をサポートするために従来の伸線潤滑剤が採用されてもよい。

【0030】

本発明のプロセスの工程（２）は、上記伸長された前駆部材を４００～８００℃の範囲の炉設定温度で、５０～１５０分の範囲の曝露時間で中間バッチ焼鈍する１つ以上のサブ工程を含んでもよい。上記任意の中間バッチ焼鈍は、例えば、直径２ｍｍに引き伸ばされ、ドラムに巻かれた棒（ロッド）を用いて行われてもよい。

【0031】

工程（２）の任意の中間バッチ焼鈍は、不活性又は還元性の雰囲気下で行われてもよい。数多くの種類の不活性雰囲気及び還元性雰囲気が当該技術分野で公知であり、焼鈍炉のパージに使用されている。公知の不活性雰囲気の中では、窒素又はアルゴンが好ましい。公知の還元性雰囲気では、水素が好ましい。別の好ましい還元性雰囲気は、水素及び窒素の混合物である。好ましい水素及び窒素の混合物は、９０～９８体積％の窒素と、それに応じて２～１０体積％の水素であり、体積％の合計が１００体積％である。好ましい窒素／水素の混合物は、それぞれ混合物の総体積に対して、９３／７、９５／５、９７／３体積％／体積％に等しい。

【0032】

工程（３）では、金の単層、又はパラジウムの内層及び隣接する金の外層の二重層被覆の形態の被覆物が、工程（２）の完了後に得られた伸長された前駆部材の表面に、上記表面上に被覆物を重ねるように付与（塗工）される。

【0033】

当業者は、ワイヤの実施形態について開示された層の厚さの被覆物を最終的に得るために、すなわち、被覆された前駆部材を最終的に伸長した後に、伸長された前駆部材上のそのような被覆物の厚さを計算する方法を知っている。当業者は、銀又は銀系の表面上に上記実施形態に係る材料の被覆層を形成するための多数の技術を知っている。好ましい技術は、電気めっき及び無電解めっき等のめっき、スパッタリング、イオンプレーティング、真空蒸着及び物理気相成長等の気相からの材料の堆積、及び溶融物からの材料の堆積である。内側のパラジウム層及び外側の金層から構成される上記二重層を付与する場合、パラジウム層は電気めっきにより付与することが好ましい。

【0034】

金層は電気めっきにより付与される。金電気めっきは、金電気めっき浴、すなわち、銀若しくは銀系又はパラジウムのカソード表面に金を電気めっきできる電気めっき浴を用いて行われる。言い換えれば、金電気めっき浴は、カソードとしての銀若しくは銀系又はパラジウムの表面のワイヤに、元素状の金属形態の金を直接付与（塗工）することができる組成物である。金電気めっき浴は、金と、アンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される少なくとも１種の構成要素とを含み、従って、金電気めっき浴は、元素状の金の堆積だけでなく、金層内にアンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される上記少なくとも１種の構成要素を堆積することを可能にする組成物である。上記少なくとも１種の構成要素がどのような化学種であるか、すなわち、上記少なくとも１種の構成要素が金層中に元素の形で存在するのか、又は化学化合物として存在するのかは不明である。金電気めっき浴は、金を溶解塩（複数種可）として含有する水性組成物に、適切な化学的形態の上記少なくとも１種の構成要素を添加することによって製造することができる。上記少なくとも１種の構成要素を添加することができるこのような水性組成物の例としては、Ａｔｏｔｅｃｈ（アトテック）製のＡｕｒｏｃｏｒ（登録商標） Ｋ ２４ ＨＦ、Ｕｍｉｃｏｒｅ（ユミコア）製のＡｕｒｕｎａ（登録商標） ５５８及びＡｕｒｕｎａ（登録商標） ５５９である。あるいは、Ｍｅｔａｌｏｒ（メタロー）製のＭｅｔＧｏｌｄ Ｐｕｒｅ ＡＴＦ等、アンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される少なくとも１種の構成要素をすでに含む金電気めっき浴を使用することができる。金電気めっき浴中の金の濃度は、例えば、８～４０ｇ／Ｌ（グラム／リットル）、好ましくは１０～２０ｇ／Ｌの範囲とすることができる。金電気めっき浴中のアンチモン、ビスマス、ヒ素及びテルルからなる群から選択される上記少なくとも１種の構成要素の部材の濃度は、例えば、１５～５０重量ｐｐｍ、好ましくは１５～３５重量ｐｐｍの範囲とすることができる。

【0035】

金層の電気めっき付与は、カソードとして配線された未被覆の伸長された前駆部材又はパラジウム被覆の伸長された前駆部材を金電気めっき浴に導くことによって行われる。金電気めっき浴を出るこのようにして得られた金被覆された前駆部材は、工程（４）が行われる前に、すすがれて乾燥されてもよい。すすぎ媒体として水を使用することは好都合であり、アルコール及びアルコール／水の混合物はすすぎ媒体のさらなる例である。金電気めっき浴を通過する未被覆の伸長された前駆部材又はパラジウム被覆の伸長された前駆部材の金電気めっきは、例えば０．００１～５Ａ、特に０．００１～１Ａ又は０．００１～０．２Ａの範囲の電流で、例えば０．２～２０Ｖの範囲の直流電圧で行うことができる。典型的な接触時間は、例えば０．１～３０秒、好ましくは２～８秒の範囲にあってもよい。この文脈で使用される電流密度は、例えば０．０１～１５０Ａ／ｄｍ^２の範囲にあることができる。金電気めっき浴は、例えば４５～７５℃、好ましくは５５～６５℃の範囲の温度を有してもよい。

【0036】

金被覆層の厚さは、本質的に以下のパラメータを介して所望のように調整することができる：金電気めっき浴の化学組成、伸長された前駆部材と金電気めっき浴との接触時間、電流密度。この文脈において、金層の厚さは、一般に、金電気めっき浴中の金の濃度を増加させることによって、カソードとして配線された伸長された前駆部材と金電気めっき浴との接触時間を増加させることによって、及び電流密度を増加させることによって増加させることができる。

【0037】

出願人は、上述の有益な効果が、金電気めっき浴中の上記少なくとも１種の構成要素の存在に起因するのか、又は金層内での単なる存在が鍵となるのかはわからない。

【0038】

工程（４）では、工程（３）の完了後に得られた被覆された前駆部材は、（４）１～１０００ｎｍ、好ましくは２０～３００ｎｍの範囲の目的の最終厚さを有する金の単層、又は１～１００ｎｍ、好ましくは１～３０ｎｍの範囲の目的の最終厚さを有するパラジウムの内層及び１～２５０ｎｍ、好ましくは２０～２００ｎｍの範囲の目的の最終厚さを有する隣接する金の外層から構成される二重層を有する当該ワイヤの目的の最終の断面積又は直径が得られるまでさらに伸長される。被覆された前駆部材を伸長する技術は、工程（２）の開示で上述したものと同様の伸長技術である。

【0039】

工程（５）では、工程（４）の完了後に得られた被覆された前駆体が、２００～６００℃の範囲、好ましくは３５０～５００℃の範囲の炉設定温度で、０．４～０．８秒の範囲の曝露時間で最終的にストランド焼鈍されて、当該被覆ワイヤが形成される。

【0040】

好ましい実施形態では、最終的にストランド焼鈍された被覆された前駆体、すなわちまだ熱い被覆ワイヤは、一実施形態では１種以上の添加剤、例えば０．０１～０．２体積％の添加剤を含んでいてもよい水で急冷される。水で急冷することは、直ちに又は急速に、すなわち０．２～０．６秒以内に、最終的にストランド焼鈍された被覆された前駆体を、その被覆された前駆体が工程（５）で経験した温度から室温まで、例えば浸漬又は滴下によって冷却することを意味する。

【0041】

工程（５）及び任意の急冷の完了後、本発明の被覆ワイヤが完成する。その特性を十分に享受するためには、ワイヤボンディング用途に直ちに使用する、すなわち、遅延なく、例えば工程（５）の完了後２８日以内に使用するのが好都合である。あるいは、ワイヤの広いワイヤボンディングプロセス枠の特性を維持し、酸化的又は他の化学的な攻撃を防ぐために、完成したワイヤは通常、工程（５）の完了後すぐに、すなわち遅滞なく、例えば工程（５）の完了後１時間未満～５時間以内にスプールして真空シールされ、その後ボンディングワイヤとしてさらに使用するために保管される。真空シール状態での保管は、１２ヶ月を超えてはならない。当該ワイヤは、真空シールを開けた後、２８日以内にワイヤボンディングに使用する必要がある。

【0042】

（１）～（５）の工程、並びにスプール及び真空シールは、すべてクリーンルーム条件（ＵＳ ＦＥＤ ＳＴＤ ２０９Ｅクリーンルーム規格、１ｋ規格）下で行われることが好ましい。

【0043】

本発明の第３の態様は、本発明の任意の実施形態に係る上で開示されたプロセスによって得られる被覆ワイヤである。本発明の被覆ワイヤは、ワイヤボンディング用途のボンディングワイヤとしての使用によく適していることが見出された。ワイヤボンディング技術は、当業者にとっては周知である。ワイヤボンディングの過程では、典型的には、ボールボンド（第１ボンド）及びステッチボンド（第２ボンド、ウェッジボンド）が形成される。ボンディング形成時には、一定の力（通常はグラム単位で測定される）が印加され、これは超音波エネルギー（通常はｍＡ単位で測定される）の印加によって支えられる。ワイヤボンディングプロセスにおける印加される力の上限値と下限値の差、及びワイヤボンディングプロセスにおける印加される超音波エネルギーの上限値と下限値の差の数学的積が、ワイヤボンディングプロセス枠を規定する。
（印加された力の上限値－印加された力の下限値）×（印加された超音波エネルギーの上限値－印加された超音波エネルギーの下限値）＝ワイヤボンディングプロセスの枠

【0044】

ワイヤボンディングプロセスの枠は、仕様を満たすワイヤボンディングを形成するための力／超音波エネルギーの組み合わせの領域、すなわち、従来のプルテスト、いくつかの例を挙げるとボールシェアテスト、ボールプルテスト等の従来のテストに合格する領域を規定するものである。

【実施例】

【0045】

ＦＡＢの調製
周囲雰囲気の中で、ＫＮＳ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｕｓｅｒ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ ＦＡＢ（Ｋｕｌｉｃｋｅ ＆ Ｓｏｆｆａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ（キューリック・アンド・ソファ）、フォートワシントン（Ｆｏｒｔ Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ）、ペンシルベニア州、米国、２００２、２００９年５月３１日）に記載された手順に従って作業した。ＦＡＢは、従来の電気トーチ（ＥＦＯ）点火（放電）を、標準的な点火（シングルステップ、１７．５μｍのワイヤ、５０ｍＡのＥＦＯ電流、１２５μｓのＥＦＯ時間）によって行うことによって調製した。

【0046】

テスト方法Ａ及びＢ：
すべてのテスト及び測定は、Ｔ＝２０℃及び相対湿度ＲＨ＝５０％で行った。

【0047】

Ａ． ＦＡＢのモルホロジー
形成されたＦＡＢを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で倍率１０００倍で調べた。
評価：
＋＋＋＋ ＝ 優（球状の軸対称ボール）
＋＋＋ ＝ 良（球形の軸対称のボール）
＋＋ ＝ 可（ボールは完全な円形ではないが、ワイヤ軸に対して明らかな傾きはない（２度未満））。
＋ ＝ 不可（ボールは完全な円形ではなく、ＦＡＢ表面に明らかなプラトーがなく、ワイヤ軸に対して５～１０度の傾きがある）

【0048】

Ｂ． ＯＣＢの発生
形成されたＦＡＢは、予め設定された高さ（先端２０３．２μｍ）から予め設定された速度（接触速度６．４μｍ／秒）でＡｌ－０．５重量％Ｃｕのボンドパッドに向かって降下した。ボンドパッドに接触すると、一連の規定されたボンディングパラメータ（ボンディング力１００ｇ、超音波エネルギー９５ｍＡ、及びボンディング時間１５ｍｓ）が作用してＦＡＢが変形し、ボンディングボールが形成された。ボールを形成した後、キャピラリは予め設定された高さ（キンクの高さ１５２．４μｍ、ループの高さ２５４μｍ）まで上昇し、ループを形成した。ループを形成した後、キャピラリはリードまで下降し、ステッチを形成した。ステッチを形成した後、キャピラリが上昇し、ワイヤクランプが閉じてワイヤを切断し、予め設定された尾部の長さを作製した（尾部の長さの延長は２５４μｍ）。各サンプルについて、意味のある数の２５００本のボンディングされたワイヤを、倍率１０００の顕微鏡を用いて光学的に検査した。欠陥の割合を求めた。

【0049】

ワイヤの例
所定量の銀（Ａｇ）と、必要に応じて、いずれも少なくとも９９．９９％の純度（「４Ｎ」）のパラジウム（Ｐｄ）又はパラジウム（Ｐｄ）及び金（Ａｕ）とを、るつぼの中で溶かした。次に、溶融物から８ｍｍの棒の形態のワイヤ芯体前駆部材を連続鋳造した。次に、この棒を複数の伸線工程で伸線して、直径２ｍｍの円形断面を有するワイヤ芯体前駆体を形成した。このワイヤ前駆体を、５００℃の炉設定温度で、６０分間の曝露時間で中間バッチ焼鈍した。この棒をさらに、数回の伸線工程で伸線し、直径４６μｍの円形断面を有するワイヤ芯体前駆体を形成した。次に、このワイヤ芯体前駆体に、金の単層、又はパラジウムの内層及び隣接する金の外層の二重層被覆を電気めっきした。この目的のために、カソードとして配線されているワイヤ芯体前駆体を、６１℃の温熱金電気めっき浴を通して、又は５３℃の温熱パラジウム電気めっき浴を経て、続いて６１℃の温熱金電気めっき浴を通して移動させた。

【0050】

パラジウム電気めっき浴（［Ｐｄ（ＮＨ_３）_４］Ｃｌ_２をベースにしたもの、ｐＨ７緩衝液）のパラジウム含有量は１．４５ｇ／Ｌ（グラム／リットル）であった。

【0051】

アンチモン、ビスマス、ヒ素又はテルルを含有する４種類の金めっき浴を用意した。

【0052】

アンチモン（Ｓｂ）を含む金電気めっき浴（Ｍｅｔａｌｏｒ製のＭｅｔＧｏｌｄ Ｐｕｒｅ ＡＴＦをベースにしたもの）は、金の含有量が１３．２ｇ／Ｌであり、アンチモンの含有量が２０重量ｐｐｍであった。

【0053】

ビスマス（Ｂｉ）を含む金電気めっき浴（ＫＡｕ（ＣＮ）_２のｐＨ５の緩衝液をベースに、ＢｉＰＯ４を加えたもの）は、金の含有量が１３．２ｇ／Ｌであり、ビスマスの含有量が２５重量ｐｐｍであった。

【0054】

ヒ素（Ａｓ）を含む金めっき浴（ＫＡｕ（ＣＮ）_２のｐＨ５の緩衝液をベースに、Ａｓ_２Ｏ_３を加えたもの）は、金の含有量が１３．２ｇ／Ｌであり、ヒ素の含有量が２５重量ｐｐｍであった。

【0055】

テルル（Ｔｅ）を含む金電気めっき浴（ＫＡｕ（ＣＮ）_２のｐＨ５の緩衝液をベースに、ＴｅＯ_２を加えたもの）は、金の含有量が１３．２ｇ／Ｌであり、テルルの含有量が２５重量ｐｐｍであった。

【0056】

その後、上記被覆されたワイヤ前駆体を最終直径１７．５μｍまでさらに伸線した後、炉設定温度２２０℃で０．６秒の曝露時間で最終ストランド焼鈍を行い、このように得られた被覆ワイヤを０．０７体積％の界面活性剤を含有する水ですぐに急冷した。

【0057】

この手順によって、パラジウム及び金で被覆された銀及び銀系のワイヤと、純度４Ｎの未被覆の基準銀ワイヤ（基準）の数種類のサンプル１～２６を製造した。

【0058】

下記表１は、未被覆のワイヤ及び被覆ワイヤの組成を示す。

【0059】

【表1(1)】

【表1(2)】

Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｓ、Ｔｅ、Ａｕ、Ｐｄの存在はＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、誘導結合プラズマ）で測定した。層の厚さはＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、走査型透過電子顕微鏡法）により断面で測定した。

【0060】

下記表２は、特定のテスト結果を示す。

【0061】

【表2】

「形成ガスパージ」は、ＦＡＢの形成時にＦＡＢに９５／５体積％／体積％の窒素／水素をパージしたことを意味し、「大気下」は、大気雰囲気下でＦＡＢの形成を行ったことを意味する。