JP2002294488A - 耐酸化性に優れた銅皮膜、その形成方法および電子部品 - Google Patents

耐酸化性に優れた銅皮膜、その形成方法および電子部品

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JP2002294488A
JP2002294488A JP2001094774A JP2001094774A JP2002294488A JP 2002294488 A JP2002294488 A JP 2002294488A JP 2001094774 A JP2001094774 A JP 2001094774A JP 2001094774 A JP2001094774 A JP 2001094774A JP 2002294488 A JP2002294488 A JP 2002294488A
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copper plating
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Yukio Hiraoka
幸雄 平岡
Masaki Ito
雅樹 伊藤
Susumu Shimada
益 島田
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Dowa Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐酸化性に優れた銅皮膜、その形成方法およ
び電子部品の提供。 【解決手段】 銅、KCN、および銅濃度の0.01%以上
の濃度の銀を含有する銅メッキ液を用いて、銅合金から
なるリードフレーム等の被メッキ材上に、電気メッキを
行うことにより耐酸化性に優れた銅皮膜を有するリード
フレーム等を得る。この銅皮膜は、大気雰囲気中におい
て350℃のホットプレート上に10分間放置してその
表面に酸化皮膜を生じさせた後、冷却し、カソード還元
法によりこの酸化皮膜の厚みを測定したとき、その酸化
皮膜の厚みが0.4μm以下となる、耐酸化性に優れた
銅皮膜である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品(リードフ
レーム、プリント基板等)分野等において使用される耐
酸化性に優れた銅皮膜、その形成方法およびその銅皮膜
を有する電子部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、電子部品においては、薄型化、
小型化、軽量化等が進行するにつれて、使用時の発熱に
よってモールド樹脂の膨れ、クラック、剥がれ等の不良
が発生し、信頼性に関し問題が生じていた。この点に関
し銅皮膜の耐酸化性の向上が求められている。この対策
の一つとして、銅メッキ皮膜上にさらに独立した銀メッ
キ皮膜を形成させる方法の提案がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記提案の方法によれ
ば高価な銀を多く使用すること、工程数が増加するこ
と、マイグレーションが発生すること等の多くの問題が
生じる。さらに、他の対策として、銅メッキ皮膜の厚み
の増加、表面処理剤中における有機物の低減、下地ニッ
ケルメッキ処理等が提案されているが、銅皮膜自体の特
性の改善については未だ開発されるに至っていない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決し、耐熱面における信頼性の向上を図るべく、銅皮膜
中の粒子自体に着目することにより耐酸化性に優れた銅
皮膜、その効率的な形成方法、さらにその銅皮膜を有す
る電子部品、を提供するものである。
【0005】すなわち、本発明は、第1に、銅皮膜中の
銀含有量が0.005%以上であることを特徴とする耐
酸化性に優れた銅皮膜;第2に、大気雰囲気中における
350℃での10分間の加熱により表面に生じる酸化皮
膜のカソード還元法測定による厚みが0.4μm以下で
あることを特徴とする耐酸化性に優れた銅皮膜;第3
に、銅皮膜中の銀含有量が0.005%以上であり、大
気雰囲気中における350℃での10分間の加熱により
表面に生じる酸化皮膜のカソード還元法測定による厚み
が0.4μm以下であることを特徴とする耐酸化性に優
れた銅皮膜;第4に、前記銅皮膜が銅メッキ皮膜であ
る、第1〜3のいずれかに記載の銅皮膜;第5に、銅濃
度の0.01%以上の濃度の銀を含有する銅メッキ液を
用いて被メッキ材上に電気メッキを行うことを特徴とす
る、第1〜4のいずれかに記載の耐酸化性に優れた銅皮
膜を形成する方法;第6に、前記銅メッキ液中の銀濃度
が銅濃度の0.01%以上かつ1%未満である、第5記載
の方法;第7に、表面に第1〜4のいずれかに記載の銅
皮膜を有する電子部品;第8に、前記電子部品がリード
フレームまたはプリント基板である、第7記載の電子部
品、を提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に係る銅皮膜は電気メッキ
による銅メッキ皮膜が好ましいが、MOCVD、スパッ
タリング、蒸着等の他の化学的、物理的方法によっても
形成することができる。銅皮膜中の銀含有量(単に、銀
含有量ということがある)が0.005重量%(単に、
%で表す)以上の場合に、大気雰囲気中における350
℃での10分間の加熱により表面に生じる酸化皮膜のカ
ソード還元法測定による厚み(単に、酸化皮膜厚みとい
うことがある)が0.4μm以下という優れた耐酸化性
を得ることができる。一方、銀含有量が0.005%未
満の場合には酸化皮膜厚みが0.4μmを超えてしまい
優れた耐酸化性を得ることができない。銅メッキ皮膜を
形成するにあたって用いられる銅メッキ液については液
中の銀濃度(g/L)が銅濃度(g/L)の0.01%以上
の濃度(単に、銀濃度ということがある)であることが
必要であって、この場合に銅メッキ皮膜中の銀含有量を
0.005%以上とすることができ、耐酸化性に優れた
銅メッキ皮膜が得られる。一方、0.01%未満の銀濃
度では銀含有量が0.005%未満となり優れた耐酸化
性を得ることができない。ただし、銀濃度が1%以上に
なると、銀含有量を0.25%以上とすることができ耐
酸化性を得ることができるものの、銅メッキ液中の銀が
銅メッキ皮膜上に置換析出してくるので、コスト、操業
管理等の面から不利になり、銅メッキ皮膜の形成にあた
っては銅メッキ液中の銀濃度は銅濃度の0.01%以上
かつ1%未満の濃度範囲とすることが好ましい。
【0007】本発明に係る銅皮膜を表面に有する製品と
してリードフレーム、プリント基板等の電子部品があげ
られ、その場合の銅皮膜の形成方法としては電気メッキ
が好ましいが、電子部品を構成する材質の耐食性、耐熱
性、表面形状等の諸特性に応じて上記のMOCVD、ス
パッタリング、蒸着等の他の化学的、物理的方法を適宜
採用し耐酸化性に優れた銀含有量0.005%以上の銅
皮膜を形成することができる。
【0008】また、本発明においては薄い酸化皮膜厚み
を高精度に容易に測定できる方法として従来から行われ
ているカソード還元法を採用するものであり、本発明に
おいて銅皮膜上に生じた酸化皮膜厚みを測定するために
使用した装置の断面図を図1に示す。この装置は、本発
明に係る電気メッキ法によって被メッキ材上に耐酸化性
に優れた銅皮膜を形成した後、これを大気雰囲気中にお
いて350℃で10分間加熱して酸化皮膜を形成させた
試料をカソードとし、純銅板をアノードとし、0.1N
KCN溶液を電解液としたセルでの各電極と、このセルと
塩橋で連通され、KCN飽和溶液を電解液としたセル内で
の参照極とに配線され、かつレコーダーを備えたガルバ
ノスタットである。この装置を用いて通電することによ
り、試料表面の酸化皮膜は還元され、その還元量を測定
することにより酸化皮膜の厚みを求めることができる。
実施例で得られた酸化皮膜を電流密度 0.6 A/dm
、常温の条件で測定した結果、―600 mV(S.C.E)付
近にのみ変曲点が観察されたことにより、酸化皮膜をCu
Oとし、以下の計算式によって酸化皮膜の厚みを求め
た。 δ=J×ip×t×10/(F×D) ここで、δは酸化皮膜の厚み(Å)、Jは酸化物当量(Cu
O:39.8g)、ipは電流密度(mA/cm)、tは電解
時間(sec)、Fはファラデー定数(96500C=965
00×103 mA・sec)、Dは酸化物密度(CuO:6.
4g/cm)である。
【0009】
【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を示す
が、本発明はこれに限定されるものではない。
【0010】[ 実施例1] 銅濃度70 g/L 、KCN濃度
5 g/L 、銀濃度 0.007 g/L(すなわち、銅濃
度の0.01%)となるように調整した銅メッキ液を用
いて、銅合金の被メッキ材上に、液温50℃、70℃の
それぞれの場合において、電流密度5A/dmの条件下
で電気メッキを行い、約1μmの厚さの銅メッキ皮膜を
形成した試料を得た。この試料を大気雰囲気中において
350℃のホットプレート上に10分間放置した後、冷
却し、図1の装置を用いカソード還元法によって銅メッ
キ皮膜上の酸化皮膜の厚みを測定した。また、この電気
メッキに伴って銅メッキ液中に含有されている銀が置換
析出するかどうかを目視で確認した。これらの結果は、
図2のグラフ、表1に示されるとおりであり、50℃、
70℃のときの電気メッキで形成された銅メッキ皮膜上
の酸化皮膜の厚みはそれぞれ、0.37μm、0.32
μmであって、いずれの場合も0.4μm以下であり、
従来の銅メッキ皮膜の場合の酸化皮膜の半分以下の厚み
にすることができた。さらに、銅メッキ液中に含有され
る銀の置換析出も認められない、耐酸化性に優れた良好
な銅メッキ皮膜であった。また、50℃で形成された銅
メッキ皮膜中の銀含有量は0.0079%であった。
【0011】
【表1】
【0012】[ 実施例2] 銅メッキ液中の銀濃度を
0.07 g/L(すなわち、銅濃度の0.1%)とした以
外は実施例1と同一条件で電気メッキを行った場合の結
果は、図2のグラフ、表1に示されるとおりであり、5
0℃、70℃のときの電気メッキで形成された銅メッキ
皮膜上の酸化皮膜の厚みはそれぞれ、0.30μm、
0.29μmであって、いずれの場合も0.4μm以下
であり、従来の銅メッキ皮膜の場合の酸化皮膜の半分以
下の厚みにすることができた。さらに、銅メッキ液中に
含有される銀の置換析出も認められない、耐酸化性に優
れた良好な銅メッキ皮膜であった。また、50℃で形成
された銅メッキ皮膜中の銀含有量は0.0399%であ
った。
【0013】[ 実施例3] 銅メッキ液中の銀濃度を
0.7 g/L(すなわち、銅濃度の1%)とした以外は実
施例1と同一条件で電気メッキを行った場合の結果は、
図2のグラフ、表1に示されるとおりであり、50℃、
70℃のときの電気メッキで形成された銅メッキ皮膜上
の酸化皮膜の厚みはそれぞれ0.27μm、0.26μ
mであって、いずれの場合も0.4μm以下であり、従
来の銅メッキ皮膜の場合の酸化皮膜の半分以下の厚みで
あり、耐酸化性に優れた銅メッキ皮膜が得られた。ま
た、50℃で形成された銅メッキ皮膜中の銀含有量は
0.2886%であった。ただし、銅メッキ液中に含有
される銀の置換析出が認められた。
【0014】[ 比較例1] 銅メッキ液中の銀濃度を
0.0007 g/L(すなわち、銅濃度の0.001
%)とした以外は実施例1と同一条件で電気メッキを行
った場合の結果は、図2のグラフ、表1に示されるとお
りであり、50℃、70℃のときの電気メッキで形成さ
れた銅メッキ皮膜上の酸化皮膜の厚みはそれぞれ、0.
85μm、0.79μmであり、いずれも本発明におけ
る銅メッキ皮膜の場合の酸化皮膜の2倍以上の厚みであ
り、耐酸化性に優れた銅メッキ皮膜を得ることができな
かった。また、50℃で形成された銅メッキ皮膜中の銀
含有量は0.0024%であった。
【0015】[ 比較例2] 銅メッキ液中の銀濃度を0
とした以外は実施例1と同一条件で電気メッキを行った
場合の結果は、図2のグラフ、表1に示されるとおりで
あり、50℃、70℃のときの電気メッキで形成された
銅メッキ皮膜上の酸化皮膜の厚みはそれぞれ0.85μ
m、0.81μmであり、いずれも本発明における銅メ
ッキ皮膜の場合の酸化皮膜の2倍以上の厚みであり、耐
酸化性に優れた銅メッキ皮膜を得ることができなかっ
た。
【0016】
【発明の効果】本発明の銅皮膜はそれ自体が高度な耐酸
化性を有するものであって、独立した銀メッキ層で被覆
することを必要とせず、したがってマイグレーションも
発生せず、電子部品における信頼性を大いに向上させる
ものであり、特に、銅メッキ液中に低濃度の銀を含有さ
せて電気メッキすることにより効率的かつ低コストで耐
酸化性に優れた銅皮膜を形成することができる。また本
発明に係る銅皮膜を表面に有する電子部品は通電・使用
に伴う発熱によって従来発生していた銅皮膜のクラッ
ク、剥がれ、モールド樹脂の膨れ等の問題を解決でき、
薄型化、小型化、軽量化が進行する電子部品の耐酸化信
頼性を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明においてカソード還元法により銅皮膜上
の酸化皮膜の厚みを測定するために使用する装置の断面
図である。
【図2】液温50℃、70℃のそれぞれの場合における
銅メッキ液中の銀濃度/銅濃度の比(%)と、この銅メ
ッキ液を用いた電気メッキによって得られた銅メッキ皮
膜を所定の温度、時間で酸化処理をしたときに生じる酸
化皮膜の厚み(μm)との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 電解液(0.1N KCN) 2 酸化皮膜を有する試料(カソード) 3 銅板(アノード) 4 電解液(KCN飽和溶液) 5 塩橋 6 参照極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 益 東京都千代田区丸の内1丁目8番2号 同 和鉱業株式会社内 Fターム(参考) 4K023 AB39 BA11 DA06 DA07 DA08 4K024 AA14 AB01 BA11 BB11 BB13 CA04 CA06 DB01 GA04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅皮膜中の銀含有量が0.005%以上
    であることを特徴とする耐酸化性に優れた銅皮膜。
  2. 【請求項2】 大気雰囲気中における350℃での10
    分間の加熱により表面に生じる酸化皮膜のカソード還元
    法測定による厚みが0.4μm以下であることを特徴と
    する耐酸化性に優れた銅皮膜。
  3. 【請求項3】 銅皮膜中の銀含有量が0.005%以上
    であり、大気雰囲気中における350℃での10分間の
    加熱により表面に生じる酸化皮膜のカソード還元法測定
    による厚みが0.4μm以下であることを特徴とする耐
    酸化性に優れた銅皮膜。
  4. 【請求項4】 前記銅皮膜が銅メッキ皮膜である、請求
    項1〜3のいずれかに記載の銅皮膜。
  5. 【請求項5】 銅濃度の0.01%以上の濃度の銀を含
    有する銅メッキ液を用いて被メッキ材上に電気メッキを
    行うことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載
    の耐酸化性に優れた銅皮膜を形成する方法。
  6. 【請求項6】 前記銅メッキ液中の銀濃度が銅濃度の
    0.01%以上かつ1%未満である、請求項5記載の方
    法。
  7. 【請求項7】 表面に請求項1〜4のいずれかに記載の
    銅皮膜を有する電子部品。
  8. 【請求項8】 前記電子部品がリードフレームまたはプ
    リント基板である、請求項7記載の電子部品。
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