JP2004204308A - 鉛フリー錫合金めっき方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】鉛フリー錫合金めっき方法において、異常析出を抑制し、均一な合金めっきを行う。
【解決手段】めっき電流値制御において、めっき電流は間欠的にＯＮ−ＯＦＦが繰り返される。ＯＦＦ時間（ａ）とＯＮ時間（ｂ）の比は、ａ／ｂが０．２以上であることが望ましい。ＭＡＸ側については総めっき時間をのばさないために０．３程度が望ましい。ＯＦＦ−ＯＮを繰り返す周期は、５回／秒もしくはそれ以下の周期が望ましい。また、単なるＯＮ−ＯＦＦでなく、ＯＦＦ時を逆電位にする。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉛フリー錫合金めっき方法に関し、特にめっき皮膜表面に発生する異常析出を防止と、局部的なめっき析出の防止する鉛フリー錫合金めっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として特許文献１を引用する。この例は、錫―鉛合金めっきに関する先行技術であるが、めっき時の異常析出防止のためにめっき電流を間欠的に停止もしくは逆転させる方法をとっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６１−１９４１９６（第２頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の鉛フリー錫合金めっき方法においては、通電の停止もしくは逆転の時間は３秒以上と長く、この条件では錫？ビスマスなどの鉛フリー錫合金めっきに適用しても、次の２点の不具合が生じる。
【０００５】
このめっき方法ではＯＮ−ＯＦＦの周期が遅すぎるため、異常析出を抑制する効果が得られない。錫―ビスマス合金めっきの場合には、ＯＦＦ時に、イオン化傾向の高いビスマスが両極に無電解析出を起こし均一な合金めっきが行えない等の不具合があった。
【０００６】
以上説明したように、従来の、一定電流を通電するめっき方法では、めっき皮膜表面に針状または糸状の異常析出が発生することがある。この異常析出発生のメカニズムについては明らかではないが、陰極表面の結晶構造、結晶の異方成長性、化学的親和力などが原因となってデンドライト前駆体が生成し、この前駆体に局部的に高電流密度の電流が流れ、その部分の電解析出が加速度的に成長するためと考えられる。この異常析出は、半導体装置の端子間の短絡の原因となり、半導体装置の品質を損なうおそれがある。
【０００７】
電解析出を続けると陰極面近傍の金属イオン濃度が低下する、いわゆる電解二重層ができ、前述のデンドライト前駆体のような陰極面から離れた部位の金属イオン濃度が相対的に高くなり、めっきの析出が集中するという欠点がある。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、このめっき皮膜表面に発生する異常析出を防止することにある。本発明のめっき方法では、その電解析出を間欠的に行うことにより、電流ＯＦＦ時に前記電解二重層を消滅させるため、局部的なめっき析出の集中は防止できる効果がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の鉛フリー錫合金めっき方法は、半導体装置の外部リードに施す合金のめっき方法において、めっき電流を間欠的に停止することを特徴とする。また、半導体装置の外部リードに施す合金のめっき方法において、めっき電流を間欠的に逆転することを特徴とする。また、めっき電流の停止もしくは逆転する割合が通電時間の２０％以上の条件であることを特徴とする。また、めっき電流の停止もしくは逆転、と通電の周期が５回／秒以下の条件であることを特徴とする。また、電流密度が５Ａ／ｄｍ２以下の電流密度であることを特徴とする請求項１または２記載の鉛フリー錫合金めっき方法。また、前記合金が錫−ビスマス、錫−銅、錫−銀、錫−亜鉛のいずれかで有ることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は本発明のめっき方法に使用される代表的なめっき装置の断面図である。このめっき装置は、電解槽１に電解液２を満たし、電解液の中には陽極板３と陰極につながれためっき対象である外部リード５を持った半導体装置４が浸されている、これら陽極板３と陰極は電源である整流器６に結線されている。この装置自体は特に従来のめっき装置と変る点はない。半導体装置を陰極として、錫板を陽極として、めっき槽中に浸漬しており、その２極に整流器からめっき電流を流す構成となっている。めっき液としては、例として錫―ビスマス合金めっきの場合、アルカノールスルフォン酸浴を使う場合が多いが、市販の石原薬品製ＰＦ浴であるならば、下記のような組成のめっき液を構成して用いる、
・アルカノールスルフォン酸濃度 ２００±２５ｇ／ｌ
・アルカノールスルフォン酸錫濃度 ４５±５ｇ／ｌ
・アルカノールスルフォン酸ビスマス １．１±０．６ｇ／ｌ
・添加剤 （商品名ＰＦ０５Ｍ） ４０±１０ｍｌ／ｌ
浴温度は、４０±５℃
めっき電流密度は、５Ａ／ｄｍ２以下（推奨４．５Ａ／ｄｍ２）である。
【００１１】
本発明での特色はそのめっき電流値制御にあり、その電流値を図２に示す。めっき電流は図２にしめされるように間欠的にＯＮ−ＯＦＦが繰り返される。ＯＦＦ時間（ａ）とＯＮ時間（ｂ）の比は、ａ／ｂが０．２以上であることが望ましい。ＭＡＸ側については総めっき時間をのばさないために０．３程度が望ましい。ＯＦＦ−ＯＮを繰り返す周期は、５回／秒もしくはそれ以下の周期が望ましい。
【００１２】
第二の実施形態として、図３において、ＯＦＦ時間にめっき電位を逆にする事例をしめす。単なるＯＮ−ＯＦＦでなく、ＯＦＦ時を逆電位にすることにより、陰極面近傍の金属イオン濃度低下を防止する効果はより大きく、異常析出を防止する効果も大きいと推定される。
【００１３】
次に、実験結果を図４ａ、図４ｂに示す。この実験結果に明らかなように、連続してめっき電流を流している場合には６０％の割合で異常析出が発生していたものが、間欠的にめっき電流を流すことにより発生が０になることが確認されている。ＯＮ−ＯＦＦ比としてはＯＦＦ比が２０％以上ある領域が良好であり、ＯＮ−ＯＦＦサイクルとしては５回／秒以下が良好な結果を示している。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、従来の、一定電流を通電するめっき方法では、めっき皮膜表面に針状または糸状の異常析出が発生することがあり、半導体装置の品質を損なうおそれがあったが、本発明のめっき方法ではこのめっき皮膜表面に発生する異常析出を防止することができる。
【００１５】
電解析出を続けると陰極面近傍の金属イオン濃度が低下する、いわゆる電解二重層ができめっきの析出が集中するが、本発明のめっき方法では、その電解析出を間欠的に行うことにより、電流ＯＦＦ時に前記電解二重層を消滅させるため、局部的なめっき析出の集中を防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のめっき方法に使用する代表的なめっき装置の断面図である。
【図２】本発明のめっき電流値制御（電流ＯＮ−ＯＦＦの場合）の概念図である。
【図３】本発明のめっき電流値制御（電流逆転の場合）の概念図である。
【図４】本発明に関わる実験結果。
【符号の説明】
１ 電解槽
２ 電解液
３ 陽極板
４ 半導体装置
５ 外部リード
６ 整流器

Claims (6)

  1. 半導体装置の外部リードに施す合金のめっき方法において、めっき電流を間欠的に停止することを特徴とする鉛フリー錫合金めっき方法。
  2. 半導体装置の外部リードに施す合金のめっき方法において、めっき電流を間欠的に逆転することを特徴とする鉛フリー錫合金めっき方法。
  3. めっき電流の停止もしくは逆転する割合が通電時間の２０％以上の条件であることを特徴とする請求項１または２記載のいずれかの鉛フリー錫合金めっき方法。
  4. めっき電流の停止もしくは逆転、と通電の周期が５回／秒以下の条件であることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの鉛フリー錫合金めっき方法。
  5. 電流密度が５Ａ／ｄｍ２以下の電流密度であることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの鉛フリー錫合金めっき方法。
  6. 前記合金が錫−ビスマス、錫−銅、錫−銀、錫−亜鉛のいずれかで有ることを特徴とする請求項１乃至５記載のいずれかの鉛フリー錫合金めっき方法。
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