JP2002161396A - 錫−銀合金めっき皮膜の製造方法及び錫−銀合金めっき皮膜及びそれを備えた電子部品用リードフレーム - Google Patents

錫−銀合金めっき皮膜の製造方法及び錫−銀合金めっき皮膜及びそれを備えた電子部品用リードフレーム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半田濡れ性が良く、半田付け性を向上させる
ことができる環境有害物質の一つである鉛を含まない錫
−銀合金めっき皮膜の製造方法及び錫−銀合金めっき皮
膜及びそれを備えた電子部品用リードフレームを提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 本発明の錫−銀合金めっき皮膜８の製造
方法は、電子部品用リードフレーム１等の表面にめっき
により製造される錫−銀合金めっき皮膜８の製造方法で
あって、前記錫−銀合金めっき皮膜８の表面を熱処理す
る工程を備えた構成を有している。また、本発明の錫−
銀合金めっき皮膜８の製造方法は、電子部品用リードフ
レーム１等の表面にめっきにより製造される錫−銀合金
めっき皮膜８の製造方法であって、前記錫−銀合金めっ
き皮膜８の表面をリン酸化合物及び／又はカルボン酸化
合物を含む溶液により洗浄処理する工程を備えた構成を
有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気・電子部品や
回路において環境有害物質のひとつである鉛を含まない
半田の接合技術に関し、特に半田付け性が要求される錫
−銀合金めっき皮膜の製造方法及び錫−銀合金めっき皮
膜及びそれを備えた電子部品用リードフレームに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、錫めっき、並びに錫−鉛、錫−亜
鉛等の錫合金めっきは耐蝕性や半田付け性が良好である
ため弱電部品やリードフレーム等といった電気・電子部
品等の工業用めっきに広く利用されている。また近年、
環境問題が重要視されており、その中でＩＣパッケージ
に使用される部品についても環境有害物質を含まない材
質を用いることが検討されている。
【０００３】電子部品用リードフレームに用いられる材
料の中で、環境に対して特に有害とされる物質に半田に
使用される鉛がある。鉛は放置すると半田から溶け出
て、人体及び他の生物に悪影響を及ぼすため、電子業界
では鉛を使用しない半田又は半田ペースト等の開発が進
められている。
【０００４】以下に従来の電子部品用リードフレームの
一例を示す。図３は一般的な電子部品用リードフレーム
の平面図であり、図４は図３の電子部品用リードフレー
ムが半導体装置を実装した実装状態断面図である。図
３、図４において、１ａは一般的な電子部品用リードフ
レーム、２はアウターリード部、３はインナーリード
部、４はパッド、５はタイバー部、９は半導体装置とし
ての半導体チップ、１０は接着剤、１１は電極パッド、
１２はワイヤー、１３はモールド樹脂である。
【０００５】以上のように構成された電子部品用リード
フレームについて説明する。
【０００６】図３において、半導体チップ９を搭載する
パッド４の周囲に複数のインナーリード部３がパッド４
と離れて配置され、このインナーリード部３はタイバー
部５を介してアウターリード部２と連結されている。図
３に示すような形状の電子部品用リードフレーム１ａ
は、Ｃｕ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等からなる板状素材にプ
レス加工やエッチング加工を施すことにより得られる。
また、パッド４及びインナーリード部３には、酸化防止
のためＡｇ等の貴金属が３〜５μｍ程度、部分めっきさ
れている。
【０００７】このような電子部品用リードフレーム１ａ
への半導体チップ９の実装は一般的に次のような過程で
行われる。すなわち、図４に示すように、パッド４上に
接着剤１０を用いて半導体チップ９がダイボンディング
され、この半導体チップ９に予め形成されている電極パ
ッド１１とインナーリード部３とがＡｕ、Ａｌ又はＣｕ
等のワイヤー１２によってワイヤーボンディングされる
ことで電気的に接続される。その後、上記ワイヤーボン
ディングされた箇所を含んでエポキシ樹脂等のモールド
樹脂１３で封止される。次いで、アウターリード部２に
錫合金等の半田めっきを施して半田付け性を付与し、タ
イバー部５を切断した後、バリ取り工程を経てアウター
リード部２に曲げ加工を施し、樹脂封止された半導体装
置（樹脂封止半導体装置）が完成する。このようにして
製造された樹脂封止半導体装置は、プリント基板等の外
部機器基板に搭載され、その基板における必要配線とア
ウターリード部２との半田付けにより目的とする電子機
器が形成される。
【０００８】ところで、鉛含有半田の代替えとしてパラ
ジウムを全面めっきした電子部品用リードフレームが実
用化されているが、パラジウムは単体ではダイボンディ
ング時やワイヤーボンディング時において熱が加えられ
ると、半田の濡れ性が劣化し、そのため実装時の半田付
けの信頼性に問題があった。このため、近年、パラジウ
ムの表面に金を保護膜として薄くめっきした電子部品用
リードフレームが提案されているが、最表面に金のフラ
ッシュめっきを行うと、モールド樹脂と電子部品用リー
ドフレームの密着性が低下するため、金との密着性を改
善した、コストの高いモールド樹脂を使用する必要があ
る。また、パラジウムの供給国は限られており、供給不
足のため価格が高騰することで、コストが高くなり、さ
らに金を保護膜として使用するとコストがさらに高くな
るという問題を有している。
【０００９】また、パラジウムを全面にめっきした電子
部品用リードフレームは半導体装置の組み立て工程時の
モールド樹脂により半導体装置を封止する工程でバリが
発生し易く、このバリを除去するバリ取り工程が必ず必
要であるため、コストが高くなるという問題を有してい
る。また、パラジウムを全面めっきした電子部品用リー
ドフレームでは、パラジウムとリードフレーム基材であ
る金属との間に大きな電位差が生じるため、パラジウム
と基材との間にニッケルやパラジウムニッケル合金を介
在させなければならない。このとき、基材にニッケル又
はニッケル合金、又は、鉄又は鉄合金を使用した場合は
腐食が起こるという問題が生じるため、現状では基材と
して銅又は銅合金を使用したものにしか対応できないと
いう問題を有している。
【００１０】パラジウム以外の材料を用いた鉛を使用し
ない半田又は半田ペーストとしては、錫−鉛系半田の鉛
の代わりに、インジウム、ビスマス、亜鉛等の金属を添
加して、鉛を使用しない半田又は半田ペーストによりめ
っき皮膜を形成することが提案されている。
【００１１】また、リフローソルダリング用の半田や半
田ペーストでは錫の他に２種類以上の金属を含む３元
系、４元系の合金が提案されているが、めっき用の半田
としては、電気めっきの際にめっき液において３元系、
４元系の合金の析出組成を制御することは困難なので、
錫と他に１種類の金属を添加した２元系の合金が多く用
いられる。しかし、錫にインジウムを添加したものは、
インジウムのコストが高く実用化困難である。錫にビス
マスを添加したものは、融点を低くできるが、硬く脆く
なりやすいため加工性が悪く、曲げ加工が施されるリー
ドフレームに使用することは困難であり、また、錫にビ
スマスを添加したものは、半田濡れ性が悪いため接合強
度が弱く、熱疲労強度が弱く、ビスマスが界面に析出し
易いため表面実装時に半田からＩＣが浮いてリフトオフ
現象が発生するという問題を有している。錫に亜鉛を添
加したものは、錫−鉛系半田に近い融点を有し、亜鉛の
コストも低いが、亜鉛は空気中で酸化しやすいため、半
導体装置の組み立て工程で熱履歴がかかると酸化して半
田濡れ性が劣化するという問題を有している。
【００１２】そこで、近年、鉛を使用しない半田又は半
田ペーストあるいは半田めっき皮膜として、錫に銀を添
加した合金が提案されている。
【００１３】錫−銀合金はパラジウムのように資源面に
おいても問題なく、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金、
錫−インジウム合金と比較しても特性に問題はない。従
来の錫−鉛合金に比べて融点すなわち共晶点が２２１℃
と高いが電子部品用リードフレームのアウターリード部
のめっきは完全に溶解して濡れるわけではなく、実装時
にリフローソルダリング用の半田や半田ペーストと界面
で反応することで接合強度が発生するため、半田濡れ性
及び接合強度は従来の錫−鉛合金の半田と同等である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
錫に銀を添加した合金によるめっきは、以下のような課
題を有していた。
【００１５】すなわち、半導体チップを搭載するインナ
ーリード部にＡｇめっき皮膜を形成するためのＡｇめっ
きは勿論、電子部品に接合されるアウターリード部の錫
合金めっきをモールド樹脂により半導体チップを封止す
る前に行う前めっき方式いわゆるＰＰＦ（Ｐｒｅ−Ｐｌ
ａｔｅｄ Ｆｒａｍｅ、前めっきフレーム）によりめっ
きされた電子部品用リードフレームは、半導体チップ搭
載時の熱履歴により錫合金めっきの半田濡れ性の低下を
招き、アウターリード部の半田付け性が低下するという
課題を有していた。また、めっき皮膜の組成の改良のみ
では外観、曲げクラック特性等の特性を向上させ、且つ
熱履歴に対する耐熱性、耐変色性及び半田濡れ性を向上
させることは難しいという課題を有していた。
【００１６】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、環境有害物質の一つである鉛を含まない錫−銀合金
めっき皮膜の製造方法であって、半田濡れ性が良く、半
田付け性を向上させることができる錫−銀合金めっき皮
膜の製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】また、本発明は上記従来の課題を解決する
もので、環境有害物質の一つである鉛を含まない錫−銀
合金めっき皮膜であって、半田濡れ性が良く、半田付け
性を向上させることができる錫−銀合金めっき皮膜を提
供することを目的とする。
【００１８】また、本発明は上記従来の課題を解決する
もので、環境有害物質の一つである鉛を含まない錫−銀
合金めっき皮膜を有する電子部品用リードフレームであ
って、半田濡れ性が良く、半田付け性を向上させること
ができる錫−銀合金めっき皮膜を有する電子部品用リー
ドフレームを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の錫−銀合金めっき皮膜の製造方法は、電子部
品用リードフレーム等の板状素材上に形成される錫−銀
合金めっき皮膜の製造方法であって、前記錫−銀合金め
っき皮膜の表面を熱処理する工程を備えた構成を有して
いる。
【００２０】この構成により、環境有害物質の一つであ
る鉛を含まない錫−銀合金めっき皮膜の製造方法であっ
て、半田濡れ性が良く、半田付け性を向上させることが
できる錫−銀合金めっき皮膜の製造方法を提供すること
ができる。
【００２１】また、上記課題を解決するために本発明の
錫−銀合金めっき皮膜の製造方法は、電子部品用リード
フレーム等の板状素材上に形成される錫−銀合金めっき
皮膜の製造方法であって、前記錫−銀合金めっき皮膜の
表面をリン酸化合物及びカルボン酸化合物を含む溶液に
より洗浄処理する工程を備えた構成を有している。
【００２２】この構成により、環境有害物質の一つであ
る鉛を含まない錫−銀合金めっき皮膜の製造方法であっ
て、半田濡れ性が良く、半田付け性を向上させることが
できる錫−銀合金めっき皮膜の製造方法を提供すること
ができる。
【００２３】また、上記課題を解決するために本発明の
錫−銀合金めっき皮膜は、電子部品用リードフレーム等
の板状素材上に形成される錫−銀合金めっき皮膜であっ
て、前記錫−銀合金めっき皮膜の表面を熱処理する工程
を備えたことを特徴とする製造方法により製造された構
成を有している。
【００２４】この構成により、環境有害物質の一つであ
る鉛を含まない錫−銀合金めっき皮膜であって、半田濡
れ性が良く、半田付け性を向上させることができる錫−
銀合金めっき皮膜を提供することができる。
【００２５】また、上記課題を解決するために本発明の
錫−銀合金めっき皮膜は、電子部品用リードフレーム等
の板状素材上に形成される錫−銀合金めっき皮膜であっ
て、前記錫−銀合金めっき皮膜の表面をリン酸化合物及
びカルボン酸化合物を含む溶液により洗浄処理する工程
を備えたことを特徴とする製造方法により製造された構
成を有している。
【００２６】この構成により、環境有害物質の一つであ
る鉛を含まない錫−銀合金めっき皮膜であって、半田濡
れ性が良く、半田付け性を向上させることができる錫−
銀合金めっき皮膜を提供することができる。
【００２７】また、上記課題を解決するために本発明の
電子部品用リードフレームは、電子部品用リードフレー
ム等の板状素材上に形成される錫−銀合金めっき皮膜を
有する電子部品用リードフレームであって、前期錫−銀
合金めっき皮膜の表面を熱処理する工程を備えたことを
特徴とする製造方法により製造された錫−銀合金めっき
皮膜を備えた構成を有している。
【００２８】この構成により、環境有害物質の一つであ
る鉛を含まない錫−銀合金めっき皮膜を有する電子部品
用リードフレームであって、半田濡れ性が良く、半田付
け性を向上させることができる錫−銀合金めっき皮膜を
有する電子部品用リードフレームを提供することができ
る。
【００２９】また、上記課題を解決するために本発明の
電子部品用リードフレームは、電子部品用リードフレー
ム等の板状素材上に形成される錫−銀合金めっき皮膜を
有する電子部品用リードフレームであって、前記錫−銀
合金めっき皮膜の表面をリン酸化合物及びカルボン酸化
合物を含む溶液により洗浄処理する工程を備えたことを
特徴とする製造方法により製造された錫−銀合金めっき
皮膜を備えた構成を有している。
【００３０】この構成により、環境有害物質の一つであ
る鉛を含まない錫−銀合金めっき皮膜を有する電子部品
用リードフレームであって、半田濡れ性が良く、半田付
け性を向上させることができる錫−銀合金めっき皮膜を
有する電子部品用リードフレームを提供することができ
る。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の錫−銀
合金めっき皮膜の製造方法は、電子部品用リードフレー
ム等の板状素材上に形成される錫−銀合金めっき皮膜の
製造方法であって、前記錫−銀合金めっき皮膜の表面を
熱処理する工程を備えた構成を有している。
【００３２】この構成により、熱履歴によって錫−銀合
金めっき皮膜の表面に酸化物が形成し難くなるので、錫
−銀合金めっき皮膜の耐熱性、耐変色性、及び半田濡れ
性を向上させることができるという作用を有する。
【００３３】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の錫−銀合金めっき皮膜の製造方法であって、
前記熱処理の温度が７０℃〜２１０℃である構成を有し
ている。
【００３４】この構成により、請求項１の作用に加え、
熱履歴によって錫−銀合金めっき皮膜の表面に酸化物が
更に形成し難くなるので、錫−銀合金めっき皮膜の耐熱
性、耐変色性、及び半田濡れ性を更に向上させることが
できるという作用を有する。
【００３５】本発明の請求項３に記載の錫−銀合金めっ
き皮膜の製造方法は、電子部品用リードフレーム等の板
状素材上に形成される錫−銀合金めっき皮膜の製造方法
であって、前記錫−銀合金めっき皮膜の表面をリン酸化
合物及び／又はカルボン酸化合物を含む溶液により洗浄
処理する工程を備えた構成を有している。
【００３６】この構成により、錫−銀合金めっき皮膜の
表面をエッチングすることによって表面に酸化物が形成
し難くなるので、錫−銀合金めっき皮膜の耐熱性、耐変
色性、及び半田濡れ性を向上させることができるという
作用を有する。
【００３７】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１又は２に記載の錫−銀合金めっき皮膜の製造方法であ
って、前期熱処理後に、前記錫−銀合金めっき皮膜の表
面をリン酸化合物及び／又はカルボン酸化合物を含む溶
液により洗浄処理する工程を備えた構成を有している。
【００３８】この構成により、請求項１又は２の作用に
加え、熱履歴によって錫−銀合金めっき皮膜の表面に酸
化物が形成し難くなり、また錫−銀合金めっき皮膜の表
面をエッチングすることによって表面に酸化物が形成し
難くなるので、錫−銀合金めっき皮膜の耐熱性、耐変色
性、及び半田濡れ性を更に向上させることができるとい
う作用を有する。
【００３９】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
３又は４に記載の錫−銀合金めっき皮膜の製造方法であ
って、前記リン酸化合物が、リン酸及びリン酸塩、亜リ
ン酸及び亜リン酸塩、ピロリン酸及びピロリン酸塩の内
の少なくとも１種である構成を有している。
【００４０】この構成により、請求項３又は４の作用に
加え、熱履歴によって錫−銀合金めっき皮膜の表面に酸
化物が形成し難くなり、また錫−銀合金めっき皮膜の表
面をエッチングすることによって表面に酸化物が更に形
成し難くなるので、錫−銀合金めっき皮膜の耐熱性、耐
変色性、及び半田濡れ性を更に向上させることができる
という作用を有する。
【００４１】本発明の請求項６に記載の発明は、電子部
品用リードフレーム等の板状素材上に形成される錫−銀
合金めっき皮膜であって、請求項１乃至５の内いずれか
１項に記載の錫−銀合金めっき皮膜の製造方法により製
造される構成を有している。
【００４２】この構成により、熱履歴によって錫−銀合
金めっき皮膜の表面に酸化物が形成し難くなり、あるい
は錫−銀合金めっき皮膜の表面をエッチングすることに
よって表面に酸化物が形成し難くなるので、錫−銀合金
めっき皮膜の耐熱性、耐変色性、及び半田濡れ性を更に
向上させることができるという作用を有する。
【００４３】本発明の請求項７に記載の錫−銀合金めっ
き皮膜は、請求項６に記載の錫−銀合金めっき皮膜であ
って、前記錫−銀合金めっき皮膜の銀含有率が１〜８ｗ
ｔ％である構成を有している。
【００４４】この構成により、請求項６の作用に加え、
以下のような作用を有する。
【００４５】（１）錫−銀合金めっき皮膜を形成するた
めのめっき液にめっき液中の銀が安定して存在すること
が可能なめっき液にすることができる。
【００４６】（２）形成された錫−銀合金めっき皮膜の
銀含有率が１〜８ｗｔ％であるので、錫ウィスカが発生
しない均一な錫−銀合金めっき皮膜を形成することがで
きる。
【００４７】本発明の請求項８に記載の錫−銀合金めっ
き皮膜は、請求項６又は７に記載の錫−銀合金めっき皮
膜であって、前記錫−銀合金めっき皮膜の結晶相がＳｎ
相、Ａｇ4Ｓｎ相、Ａｇ相の３相により形成されている
構成を有している。
【００４８】この構成により、請求項６又は７の作用に
加え、熱履歴によって錫−銀合金めっき皮膜の表面に酸
化物が形成し難くなり、あるいは錫−銀合金めっき皮膜
の表面をエッチングすることによって表面に酸化物が形
成し難くなるので、錫−銀合金めっき皮膜の耐熱性、耐
変色性、及び半田濡れ性を更に向上させることができる
という作用を有する。
【００４９】本発明の請求項９に記載の錫−銀合金めっ
き皮膜は、請求項６乃至８の内いずれか１項に記載の錫
−銀合金めっき皮膜であって、前記錫−銀合金めっき皮
膜が少なくとも表面近傍にリン化合物を有する構成を有
している。
【００５０】この構成により、請求項６乃至８の内いず
れか１項の作用に加え、熱履歴によって錫−銀合金めっ
き皮膜の表面に酸化物が形成し難くなり、あるいは錫−
銀合金めっき皮膜の表面をエッチングすることによって
表面に酸化物が形成し難くなるので、錫−銀合金めっき
皮膜の耐熱性、耐変色性、及び半田濡れ性を更に向上さ
せることができるという作用を有する。
【００５１】本発明の請求項１０に記載の錫−銀合金め
っき皮膜は、請求項９に記載の錫−銀合金めっき皮膜で
あって、前記リン化合物が、Ｐ、ＰＯ2、ＰＯ3の内の少
なくとも１種である構成を有している。
【００５２】この構成により、請求項９の作用に加え、
熱履歴によって錫−銀合金めっき皮膜の表面に酸化物が
形成し難くなり、あるいは錫−銀合金めっき皮膜の表面
をエッチングすることによって表面に酸化物が更に形成
し難くなるので、錫−銀合金めっき皮膜の耐熱性、耐変
色性、及び半田濡れ性を更に向上させることができると
いう作用を有する。
【００５３】本発明の請求項１１に記載の電子部品用リ
ードフレームは、請求項６乃至１０の内いずれか１項に
記載の錫−銀合金めっき皮膜を備えた構成を有してい
る。
【００５４】この構成により、熱履歴によって錫−銀合
金めっき皮膜の表面に酸化物が形成し難くなり、あるい
は錫−銀合金めっき皮膜の表面をエッチングすることに
よって表面に酸化物が更に形成し難くなるので、錫−銀
合金めっき皮膜の耐熱性、耐変色性、及び半田濡れ性を
更に向上させることができ、電子部品用リードフレーム
の半田付け性を向上させることができるという作用を有
する。
【００５５】以下に本発明の一実施の形態について説明
する。
【００５６】（実施の形態１）図１は実施の形態１にお
ける電子部品用リードフレームの平面図であり、図２は
実施の形態１における電子部品用リードフレームの模式
断面図である。
【００５７】図１及び図２において、１は本実施の形態
１における電子部品用リードフレーム、２はアウターリ
ード部、３はインナーリード部、４は集積回路が載置さ
れるパッド、５はタイバー部、６はリードフレーム基
材、７はインナーリード部３の表面に設けられた銀のめ
っき皮膜であるＡｇめっき皮膜、８はアウターリード部
２の表面に設けられた銀及び錫を含む錫−銀合金めっき
皮膜である。
【００５８】ここで、本実施の形態１におけるリードフ
レーム基材６は、プレス工程により、アロイ１９４合金
の薄板をリードフレームの形状に加工し洗浄工程を経
て、プレス工程においてプレスで打ち抜いたときに生じ
た変形を修正し形成される。
【００５９】以上のように構成された電子部品用リード
フレームについて、以下その製造方法について説明す
る。
【００６０】まず、プレス工程等においてリードフレー
ム基材６に付着した油性分を、アルカリ脱脂剤等による
浸漬法又は電気的な方法の併用又は単独使用により除去
した後、銅下地めっきを０．２μｍ以上形成する。銅の
下地めっきは、シアン化銅浴をもちいて、浴温４０℃、
電流密度５Ａ／ｄｍ2で行った。
【００６１】その後、銀のめっき工程によりインナーリ
ード部３に、銀めっきによりＡｇめっき皮膜７を５μｍ
形成する。銀めっきは、シアン化銀浴をもちいて、浴温
６０℃、電流密度５０Ａ／ｄｍ2で行った。
【００６２】銀めっきを行いＡｇめっき皮膜７を形成し
た後、アウターリード部２と、後にその表面に形成され
る銀及び錫を含む錫−銀合金めっき皮膜８との密着性を
向上させるため、塩酸、硝酸、硫酸の内１種又は２種以
上から選択された処理剤によって、アウターリード部２
の表面をエッチング処理する。本実施の形態において
は、塩酸を１０ｇ／Ｌ含む３０℃の処理剤により１５秒
間、表面に付着した不純物を除去するとともに、表面を
エッチングする。これにより、アンカー効果によって、
アウターリード部２と、銀及び錫を含む錫−銀合金めっ
き皮膜８と、の密着性を改善する。
【００６３】この処理の後に、アウターリード部２に錫
−銀合金めっき皮膜８を電気めっきにより形成する。め
っき液の組成としては、酸が５０〜２００ｇ／Ｌ、錫金
属が２０〜６０ｇ／Ｌ、銀金属が０．５〜３ｇ／Ｌの範
囲で用いる。なお、酸としては、アルカンスルホン酸、
アルカノールスルホン酸、及びスルファミン酸より任意
に選択でき、錫塩としては、メタンスルホン酸錫、Ｓｎ
Ｏより任意に選択でき、銀塩としては、メタンスルホン
酸銀、Ａｇ2Ｏより任意に選択できる。本実施の形態に
おいては、メタンスルホン酸錫、メタンスルホン酸銀、
メタンスルホン酸をベースとしためっき液を使用した。
【００６４】ここで、錫−銀合金めっきにおいては、め
っき液に添加剤を含まないめっき浴を行うと、形成され
るめっき皮膜に海綿状や樹脂状の析出が発生し、被覆力
も極端に悪くなる。このため、めっき液に種々の添加剤
を添加し、めっき皮膜の生成を制御し、白色化を防止
し、めっきの被覆力を向上させ、使用電流密度範囲を広
げ、安定しためっき浴を行えるようにする。
【００６５】添加剤としては、少なくとも、銀の安定剤
として、硫黄化合物、チオアミド化合物、チオール化合
物、チオ硫酸塩の内１種又は２種以上添加し、錫の安定
剤として、カルボン酸、スルファミン酸、ピロリン酸
塩、キレート剤の内１種又は２種以上添加し、結晶調整
剤として、芳香族スルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩、
ヒダトイン化合物、システイン化合物、芳香族有機アミ
ン、脂肪族アルデヒド、芳香族アルデヒド、非イオン界
面活性剤、両性イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤
の内１種又は２種以上を添加できる。本実施の形態で
は、２−アミノチオフェノール、ビスフェノールＡジポ
リエチレングリコールエーテルを添加した。
【００６６】めっき方法は、スパージャを使用した噴流
めっきを行い、めっき液の流量を４００Ｌ／ｍｉｎと
し、めっき液の液温２５℃とした。また、電流密度は４
０Ａ／ｄｍ2とした。陽極電極は、白金、イリジウム、
タンタル、ロジウム、ルテニウム、又はその酸化物のう
ち一つ以上を含む不溶解性電極から任意に選択できる。
本実施の形態においては、陽極電極として、チタンの生
地に酸化イリジウムと酸化タンタルの混合物を被覆した
不溶解性電極を使用した。半田合金等を用いた溶解性電
極を使用すると電極交換が頻繁になりその都度生産ライ
ンを停止させる必要があるため量産性が低下し好ましく
ない。
【００６７】めっきの厚さは３〜１５μｍの範囲で任意
に選択できる。めっき厚が３μｍより小さくなると、下
地の影響で半田濡れ性が低下する。めっき厚が１５μｍ
より大きくなると、モールド樹脂の封止工程で金型の隙
間から樹脂が漏れる等の不具合が発生するので好ましく
ない。また、錫−銀合金めっき皮膜の銀含有率は１〜８
ｗｔ％の範囲で任意に選択できる。銀含率が１ｗｔ％よ
り小さいと錫のウィスカが発生し、８ｗｔ％より大きく
なると錫−銀合金めっき液中のＡｇの溶解安定性が低下
し、Ａｇが沈殿しやすくなる。本実施の形態では、銀含
有率３ｗｔ％で８μｍの錫−銀合金めっき皮膜を形成し
た。
【００６８】アウターリード部２の表面に錫−銀合金め
っきを施した後、表面の洗浄を行い表面に付着しためっ
き液を除去し、熱風炉において電子部品用リードフレー
ム１に熱処理を行った。熱風の温度は７０℃〜２１０℃
の範囲で任意に設定できる。７０℃以下とすると加熱に
よる効果が低く、２１０℃以上とすると錫−銀合金めっ
き皮膜８が溶融してしまうため好ましくない。加熱時間
は銀合金めっき皮膜が設定した温度に到達するのに十分
であればよく、これは加熱装置、素材の熱容量等を考慮
して決定される。本実施の形態においては１５０℃で４
０秒間熱処理を行った。
【００６９】続いて、錫−銀合金めっき皮膜８の最表面
に形成された酸化層等をエッチングするために三リン酸
ナトリウムを含む処理液で処理する。具体的には、濃度
が１２０ｇ／Ｌ、液温が６０℃の三リン酸ナトリウム・
１２水和物水溶液に３０秒間浸漬して、錫−銀合金めっ
き皮膜８の最表面の酸化層等をエッチングする。更に、
電子部品用リードフレーム１の側面に漏れた銀を電気的
に除去し、洗浄した後乾燥させる。
【００７０】以上のようにして製造された本実施の形態
の電子部品用リードフレーム１の、錫−銀合金めっき皮
膜８の半田濡れ性の測定方法を説明する。
【００７１】まず、表面処理層を形成した電子部品用リ
ードフレーム１のアウターリード部２のみを切断して半
田濡れ試験装置に装着し、ＪＩＳ Ｃ ００５３規定の
平衡法による半田濡れ試験方法により、１７５℃、１２
時間耐熱後及び８５℃、湿度８５％、１６時間耐熱後の
ゼロクロスタイムを測定した。半田濡れ試験装置は、タ
ルチン製のＳＷＥＴ１００を用い、条件としては、半田
浴温度を２３０℃、降下スピードを１０ｍｍ／ｓｅｃ、
上昇スピードを４ｍｍ／ｓｅｃ、浸漬時間を０．２ｓｅ
ｃとして測定した。半田は錫−鉛共晶半田を用い、フラ
ックスはロジン２５％含有のイソプロパノール溶液を用
いた。
【００７２】この測定結果を（表１）に試験例１として
示す。この試験例１は熱処理時に電子部品用リードフレ
ーム１の表面付近の温度が１５０℃で４０秒間加熱され
る場合には、１７５℃で１２時間耐熱後のゼロクロスタ
イムが１．２秒であり、８５℃、相対湿度８５％で１６
時間耐熱後のゼロクロスタイムが１．０秒であり、いず
れも変色がないことを示す。なお、ゼロクロスタイムが
短いほど半田濡れ性は良好であることを示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】（表１）の試験例２〜８は、熱処理温度の
種々の値に対する半田濡れ性を示す。すなわち、試験例
２〜８においては（表１）に記載の温度で熱処理した点
が試験例１と異なるのみである。なお、熱処理温度は熱
処理される電子部品用リードフレーム１表面付近の温度
とする。
【００７５】（比較例１）めっきにより錫−銀合金めっ
き皮膜８を形成した後、その表面に熱処理及び三リン酸
ナトリウムを含む処理液によって表面の酸化層をエッチ
ングする処理を行わないこと以外は実施の形態１と同様
にして電子部品用リードフレーム１を作製した。この比
較例１の電子部品用リードフレーム１に実施の形態１と
同様の測定方法により半田濡れ性の測定を行った。この
測定結果を（表１）に示す。
【００７６】（比較例２）めっきにより錫−銀合金めっ
き皮膜８を形成した後、その表面に熱処理を行わないこ
と以外は実施の形態１と同様にして電子部品用リードフ
レーム１を作製した。この比較例２の電子部品用リード
フレーム１に実施の形態１と同様の測定方法により半田
濡れ性の測定を行った。この測定結果を（表１）に示
す。
【００７７】（比較例３）熱処理時の熱処理温度が６０
℃であること以外は実施の形態１と同様にして電子部品
用リードフレーム１を作製した。この比較例３の電子部
品用リードフレーム１に実施の形態１と同様の測定方法
により半田濡れ性の測定を行った。この測定結果を（表
１）に示す。
【００７８】半田濡れ性はゼロクロスタイムが２．０秒
以下であれば十分であると考えられるので、（表１）か
ら分かるように、試験例１乃至８の電子部品用リードフ
レーム１は半田濡れ性が良好であり、特に、１５０℃に
おいて熱処理の効果が顕著に現れる。また、耐変色性も
良好で加熱後の変色が起こっていない。一方、比較例１
乃至３は半田濡れ性及び耐変色性が不良であることを示
す。すなわち、錫−銀合金めっき皮膜８を形成した後
で、その表面を７０℃〜２１０℃で熱処理することによ
り、半田濡れ性及び耐熱性を向上させた電子部品用リー
ドフレーム１が得られることが分かる。
【００７９】また、以上のようにして製造された本実施
の形態の電子部品用リードフレーム１の、錫−銀合金め
っき皮膜８の結晶相の組成分析方法を説明する。
【００８０】錫−銀合金めっき皮膜８が形成された電子
部品用リードフレーム１のアウターリード部２を、Ｘ線
回折装置（ＸＲＤ／リガク ＲＩＮＴ−２５００システ
ム）を使用し、走査範囲を２０°〜１２０°とし、計測
時間を１ステップあたり２秒とし、ステップ幅を０．０
２°としてＸ線回折した。これにより本実施の形態の電
子部品用リードフレーム１の錫−銀合金めっき皮膜８は
Ｓｎ、Ａｇ4Ｓｎ、Ａｇの３相により構成されているこ
とがわかった。
【００８１】以上のように本実施の形態によれば、７０
℃〜２１０℃、好ましくは１５０℃の熱処理温度で熱処
理することにより熱履歴によって錫−銀合金めっき皮膜
８の表面に酸化物が形成し難くなるので、錫−銀合金め
っき皮膜８の耐熱性、耐変色性、及び半田濡れ性を更に
向上させることができ、電子部品用リードフレーム１の
半田付け性を向上させることができるという作用を有す
る。さらに、錫−銀合金めっき皮膜８において銀の含有
率を１〜８ｗｔ％とすることで、アウターリード部２の
表面において、錫のウイスカが発生することを防止する
ことができ、半導体装置の錫のウイスカの発生による短
絡事故を防ぐことができる。また、錫−銀合金めっき皮
膜８の結晶相がＳｎ、Ａｇ4Ｓｎ、Ａｇの３相により構
成されているので、耐熱性、耐変色性及び半田濡れ性を
向上させるという作用を有する。
【００８２】なお、本実施の形態では電気めっきにより
錫−銀合金めっき皮膜８を形成したが、これに限定され
るものではなく、物理蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等
の方法で形成しても良い。また、本実施の形態では、銅
素材のリードフレーム基材６を用いたが、これに限定さ
れるものではなく、４２合金のリードフレーム基材６を
用いても同様の作用が得られる。
【００８３】なお、本実施の形態においては電子部品用
リードフレーム１への錫−銀合金めっきについて説明し
たが、本発明はこの用途に限定されるものではなく、プ
リント基板やチップ部品等に利用できる。
【００８４】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【００８５】（実施例１）三リン酸ナトリウムを含む処
理液で処理した後、更にリン酸化合物とカルボン酸化合
物を含む溶液で錫−銀合金めっき皮膜８の表面を洗浄処
理する工程を加えたこと以外は実施の形態１と同様にし
て電子部品用リードフレーム１を形成した。
【００８６】リン酸化合物としては、リン酸、三リン酸
ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、亜リン酸、亜リ
ン酸ナトリウム、亜リン酸水素ナトリウム、ピロリン酸
ナトリウム等が用いられる。本実施例では濃度７０ｇ／
Ｌの亜リン酸水素ナトリウムと、濃度３０ｇ／Ｌのピロ
リン酸ナトリウムと、カルボン酸化合物として、濃度４
０ｇ／Ｌのピロリジン−２−カルボン酸とを含む６０℃
の水溶液に３０秒間浸漬して処理した。
【００８７】この実施例１の電子部品用リードフレーム
１に、実施の形態１と同様の測定方法により半田濡れ性
の測定を行った。この熱処理温度による測定結果を（表
２）に示す。
【００８８】
【表２】
【００８９】更に本実施例においては、実施の形態１と
同様の方法により結晶相の組成分析を行った。分析の結
果、この錫−銀合金めっき皮膜８の結晶相はＳｎ相、Ａ
ｇ4Ｓｎ相、Ａｇ相の３相より構成されていることがわ
かった。
【００９０】更に本実施例においては、形成された錫−
銀合金めっき皮膜８に含まれる物質の微量分析を行っ
た。錫−銀合金めっき皮膜８の微量分析は、ＴＯＦ−Ｓ
ＩＭＳ／Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社
製 ＴＲＩＦＴを使用した飛行時間型二次イオン質量分
析法を用いた。なお、一次イオン種Ｇａ＋、二次イオン
種Ｐｏｓｉｔｉｖｅ／Ｎｅｇａｔｉｖｅで測定した。分
析の結果、この錫−銀合金めっき皮膜８表面には分子量
３１、６３、７９に相当するリン化合物Ｐ、ＰＯ 2、Ｐ
Ｏ3が測定された。
【００９１】（実施例２）めっきにより錫−銀合金めっ
き皮膜８を形成した後、その表面に熱処理を行わないこ
と以外は実施例１と同様にして電子部品用リードフレー
ム１を形成した。
【００９２】この実施例２の電子部品用リードフレーム
１に、実施の形態１と同様の測定方法により半田濡れ性
の測定を行った。この測定結果を（表２）に示す。
【００９３】更に本実施例においては、実施の形態１と
同様の方法により結晶相の組成分析を行った。分析の結
果、この錫−銀合金めっき皮膜８の結晶相はＳｎ相、Ａ
ｇ4Ｓｎ相の２相より構成されており、これにより、熱
処理することによってＡｇ4Ｓｎは一部がＡｇ、Ｓｎに
変化することがわかった。
【００９４】（実施例３）リン酸化合物を含む溶液とし
て亜リン酸ナトリウムを２００ｇ／Ｌ、ピロリン酸ナト
リウム１００ｇ／Ｌを含む溶液を用いたこと以外は実施
例１と同様にして電子部品用リードフレーム１を形成し
た。
【００９５】この実施例３の電子部品用リードフレーム
１に、実施の形態１と同様の測定方法により半田濡れ性
の測定を行った。この測定結果を（表２）に示す。
【００９６】（実施例４）めっきにより錫−銀合金めっ
き皮膜８を形成した後、その表面に熱処理を行わないこ
と以外は実施例３と同様にして電子部品用リードフレー
ム１を形成した。
【００９７】この実施例４の電子部品用リードフレーム
１に、実施の形態１と同様の測定方法により半田濡れ性
の測定を行った。この測定結果を（表２）に示す。
【００９８】実施例１〜４の結果から、熱処理を施すこ
とにより熱履歴によって錫−銀合金めっき皮膜８の表面
に酸化物が形成し難くなり、また、リン酸化合物とカル
ボン酸化合物を含む溶液で錫−銀合金めっき皮膜８の表
面を洗浄処理することにより、錫−銀合金めっき皮膜８
表面にリン化合物が存在することで酸化物が更に形成し
難くなるので、錫−銀合金めっき皮膜８の耐熱性、耐変
色性、及び半田濡れ性を更に向上させることができる。
また、錫−銀合金めっき皮膜８の結晶相がＳｎ相、Ａｇ
4Ｓｎ相、Ａｇ相の３相により構成されているので、同
様に耐変色性、半田濡れ性を向上させることができる。
【００９９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような有利な効果が得られる。
【０１００】本発明の請求項１に記載の発明によれば、
熱履歴によって錫−銀合金めっき皮膜の表面に酸化物が
形成し難くなるので、錫−銀合金めっき皮膜の耐熱性、
耐変色性、及び半田濡れ性を向上させることができる錫
−銀合金めっき皮膜の製造方法を提供することができ
る。
【０１０１】本発明の請求項２に記載の発明によれば、
請求項１の効果に加え、熱履歴によって錫−銀合金めっ
き皮膜の表面に酸化物が更に形成し難くなるので、錫−
銀合金めっき皮膜の耐熱性、耐変色性、及び半田濡れ性
を更に向上させることができる錫−銀合金めっき皮膜の
製造方法を提供することができる。
【０１０２】本発明の請求項３に記載の発明によれば、
錫−銀合金めっき皮膜の表面をエッチングすることによ
って表面に酸化物が形成し難くなるので、錫−銀合金め
っき皮膜の耐熱性、耐変色性、及び半田濡れ性を向上さ
せることができる錫−銀合金めっき皮膜の製造方法を提
供することができる。
【０１０３】本発明の請求項４に記載の発明によれば、
請求項１又は２の効果に加え、熱履歴によって錫−銀合
金めっき皮膜の表面に酸化物が形成し難くなり、また錫
−銀合金めっき皮膜の表面をエッチングすることによっ
て表面に酸化物が形成し難くなるので、錫−銀合金めっ
き皮膜の耐熱性、耐変色性、及び半田濡れ性を更に向上
させることができる錫−銀合金めっき皮膜の製造方法を
提供することができる。
【０１０４】本発明の請求項５に記載の発明によれば、
請求項３又は４の効果に加え、熱履歴によって錫−銀合
金めっき皮膜の表面に酸化物が形成し難くなり、また錫
−銀合金めっき皮膜の表面をエッチングすることによっ
て表面に酸化物が更に形成し難くなるので、錫−銀合金
めっき皮膜の耐熱性、耐変色性、及び半田濡れ性を更に
向上させることができる錫−銀合金めっき皮膜の製造方
法を提供することができる。
【０１０５】本発明の請求項６に記載の発明によれば、
熱履歴によって錫−銀合金めっき皮膜の表面に酸化物が
形成し難くなり、あるいは錫−銀合金めっき皮膜の表面
をエッチングすることによって表面に酸化物が形成し難
くなるので、耐熱性、耐変色性、及び半田濡れ性を更に
向上させることができる錫−銀合金めっき皮膜を提供す
ることができる。
【０１０６】本発明の請求項７に記載の発明によれば、
請求項６の効果に加え、以下のような有利な効果が得ら
れる。
【０１０７】（１）錫−銀合金めっき皮膜を形成するた
めのめっき液にめっき液中の銀が安定して存在すること
が可能なめっき液を使用することができるという効果を
有する。
【０１０８】（２）形成された錫−銀合金めっき皮膜の
銀含有率が１〜８ｗｔ％であるので、錫ウィスカが発生
しない均一な錫−銀合金めっき皮膜を提供することがで
きる。
【０１０９】本発明の請求項８に記載の発明によれば、
請求項６又は７の効果に加え、熱履歴によって錫−銀合
金めっき皮膜の表面に酸化物が形成し難くなり、あるい
は錫−銀合金めっき皮膜の表面をエッチングすることに
よって表面に酸化物が形成し難くなるので、耐熱性、耐
変色性、及び半田濡れ性を更に向上させることができる
錫−銀合金めっき皮膜を提供することができる。
【０１１０】本発明の請求項９に記載の発明によれば、
請求項６乃至８の内いずれか１項の効果に加え、熱履歴
によって錫−銀合金めっき皮膜の表面に酸化物が形成し
難くなり、あるいは錫−銀合金めっき皮膜の表面をエッ
チングすることによって表面に酸化物が形成し難くなる
ので、耐熱性、耐変色性、及び半田濡れ性を更に向上さ
せることができる錫−銀合金めっき皮膜を提供すること
ができる。
【０１１１】本発明の請求項１０に記載の発明によれ
ば、請求項９の効果に加え、熱履歴によって錫−銀合金
めっき皮膜の表面に酸化物が形成し難くなり、あるいは
錫−銀合金めっき皮膜の表面をエッチングすることによ
って表面に酸化物が更に形成し難くなるので、耐熱性、
耐変色性、及び半田濡れ性を更に向上させることができ
る錫−銀合金めっき皮膜を提供することができる。
【０１１２】本発明の請求項１１に記載の発明によれ
ば、熱履歴によって錫−銀合金めっき皮膜の表面に酸化
物が形成し難くなり、あるいは錫−銀合金めっき皮膜の
表面をエッチングすることによって表面に酸化物が更に
形成し難くなるので、錫−銀合金めっき皮膜の耐熱性、
耐変色性、及び半田濡れ性を更に向上させることがで
き、半田付け性を向上させることができる電子部品用リ
ードフレームを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における電子部品用リードフレー
ムの平面図
【図２】実施の形態１における電子部品用リードフレー
ムの模式断面図
【図３】一般的な電子部品用リードフレームの平面図
【図４】図３の電子部品用リードフレームが半導体装置
を実装した実装状態断面図
【符号の説明】
１ 電子部品用リードフレーム ２ アウターリード部 ３ インナーリード部 ４ パッド ５ タイバー部 ６ リードフレーム基材 ７ Ａｇめっき皮膜 ８ 錫−銀合金めっき皮膜 ９ 半導体チップ １０ 接着剤 １１ 電極パッド １２ ワイヤー １３ モールド樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 常盤 剛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4K024 AA09 AA21 AB02 AB19 BB13 CA01 CA02 CA04 CA06 CB07 DA07 DB01 DB05 DB10 GA16 5F067 AA13 DC06 DC07 DC12 DC17 DC19 DC20

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電子部品用リードフレーム等の板状素材上
    に形成される錫−銀合金めっき皮膜の製造方法であっ
    て、前記錫−銀合金めっき皮膜の表面を熱処理する工程
    を備えたことを特徴とする錫−銀合金めっき皮膜の製造
    方法。
  2. 【請求項２】前記熱処理の温度が７０℃〜２１０℃であ
    ることを特徴とする請求項１に記載の錫−銀合金めっき
    皮膜の製造方法。
  3. 【請求項３】電子部品用リードフレーム等の板状素材上
    に形成される錫−銀合金めっき皮膜の製造方法であっ
    て、前記錫−銀合金めっき皮膜の表面をリン酸化合物及
    び／又はカルボン酸化合物を含む溶液により洗浄処理す
    る工程を備えたことを特徴とする錫−銀合金めっき皮膜
    の製造方法。
  4. 【請求項４】前期熱処理後に、前記錫−銀合金めっき皮
    膜の表面をリン酸化合物及び／又はカルボン酸化合物を
    含む溶液により洗浄処理する工程を備えたことを特徴と
    する請求項１又は２に記載の錫−銀合金めっき皮膜の製
    造方法。
  5. 【請求項５】前記リン酸化合物が、リン酸及びリン酸
    塩、亜リン酸及び亜リン酸塩、ピロリン酸及びピロリン
    酸塩の内の少なくとも１種であることを特徴とする請求
    項３又は４に記載の錫−銀合金めっき皮膜の製造方法。
  6. 【請求項６】電子部品用リードフレーム等の板状素材上
    に形成される錫−銀合金めっき皮膜であって、請求項１
    乃至５の内いずれか１項に記載の製造方法によって製造
    されたことを特徴とする錫−銀合金めっき皮膜。
  7. 【請求項７】前記錫−銀合金めっき皮膜の銀含有率が１
    〜８ｗｔ％であることを特徴とする請求項６に記載の錫
    −銀合金めっき皮膜。
  8. 【請求項８】前記錫−銀合金めっき皮膜の結晶相がＳｎ
    相、Ａｇ4Ｓｎ相、Ａｇ相の３相により形成されている
    ことを特徴とする請求項６又は７に記載の錫−銀合金め
    っき皮膜。
  9. 【請求項９】前記錫−銀合金めっき皮膜が少なくとも表
    面近傍にリン化合物を有することを特徴とする請求項６
    乃至８の内いずれか１項に記載の錫−銀合金めっき皮
    膜。
  10. 【請求項１０】前記リン化合物が、Ｐ、ＰＯ2、ＰＯ3の
    内の少なくとも１種であることを特徴とする請求項９に
    記載の錫−銀合金めっき皮膜。
  11. 【請求項１１】請求項６乃至１０の内いずれか１項に記
    載の錫−銀合金めっき皮膜を備えた電子部品用リードフ
    レーム。
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