JP2015103615A

JP2015103615A - リードフレームの製造方法

Info

Publication number: JP2015103615A
Application number: JP2013242067A
Authority: JP
Inventors: 翔大金子; Shota Kaneko
Original assignee: SH Materials Co Ltd
Current assignee: SH Materials Co Ltd
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2015-06-04

Abstract

【課題】ＬＥＤ実装面における最表面めっき層が高シアンめっき浴を利用した高光沢めっきを形成することができ、ＰＣＢ面におけるＡｇめっき量を低減できるＬＥＤ用リードフレームの製造方法を提供する。
【解決手段】金属板にＣｕストライクめっき層を形成する工程と、Ｃｕストライクめっき層上にＡｇストライクめっき層を形成する工程と、Ａｇストライクめっき層上に高光沢部分Ａｇめっき層を形成する工程と、Ａｇストライクめっき層上及び高光沢部分Ａｇめっき層上への高光沢全面Ａｇめっき層を形成する工程を備えることを特徴とするリードフレームの製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、リードフレームの製造方法に関し、特に高光沢Ａｇめっき層を有するＬＥＤ用リードフレームの製造方法に関する。

近年、低エネルギーで高光学特性を持つ発光ダイオード(以下、ＬＥＤと記す。)が各種照明および表示用器具等に広く用いられている。
このＬＥＤを光源とした表面実装型ＬＥＤパッケージの構造を図１に示す。図１に示す表面実装型ＬＥＤパッケージ２０は、ＬＥＤ素子１がリードフレーム２上に実装され、ワイヤー３を介して電気的に接続され、パッケージ全体を囲うように反射板（リフレクター）４が設置され、リフレクター４内部への封止樹脂５の充填によりＬＥＤを光源とした半導体装置が製造される。

この表面実装型ＬＥＤパッケージ２０を構成しているリードフレーム２の特性として、ＬＥＤ素子１から放たれる短波長可視光を強く、反射させる特性が求められる。そのため、リードフレーム２上にはＧＡＭ値が１．０以上の高光沢Ａｇめっき層を施しているものが多い。
また、リードフレーム２上に施される高光沢Ａｇめっきが必要な部分については、ＬＥＤ素子１から放たれる光を照射する部分（以下、ＬＥＤ実装面６と記す。）となる。このＬＥＤ実装面６に必要なＡｇめっき厚については熱履歴による信頼性の劣化を考慮しておよそ２．５μｍ以上が必要である。

それに対し、ＬＥＤ実装面６以外の部分におけるＡｇめっき層は、パッケージのはんだ接続面（以下、ＰＣＢ面７と記す。）として使用されるため、少量のＡｇめっき厚でも品質上の問題は無い。そのため、ＰＣＢ面７におけるＡｇめっき量の削減による表裏差めっきは、リードフレーム製造時のめっき加工コストの低減策の一つとして考えられている。

ところで、リードフレームのＡｇめっきの形成には、シアン化銀カリウムやシアン化カリウムを主成分としためっき浴が広く用いられ、セレン（Ｓｅ）を含有する光沢剤や表面平滑剤などの添加剤を用いることで高光沢Ａｇめっきを実現することができる。
使用するめっき浴は、めっき浴中のフリーシアン化物イオン濃度によって、低シアンＡｇめっき浴と高シアンＡｇめっき浴に分けることができる。

特許文献１には、その低シアンＡｇめっき浴について、めっき液を高流速条件下で噴霧させることで良好なＡｇめっき面を形成することができ、このようなめっき浴の特性から、ノズルからのめっき液噴射によるスパージャー方式、及びめっき不要部へのマスキングを行うことでリードフレームへの部分的なＡｇめっきを形成することが記載されている。

それに対して、高シアンＡｇめっき浴については、めっき浴中へリードフレームを浸漬させる全面めっき方式が望ましい。
しかしながら、全面めっき方式によるめっき層の形成では、リードフレーム表面及び裏面にめっき層が形成されてしまい、表裏差めっき対応が困難である。

そこで、高シアンＡｇめっき浴での表裏差めっきを施すためには、低シアンＡｇめっき浴でのめっき法と同様にスパージャー方式とめっき不要部へのマスキングによる部分めっきが考えられるが、高流速条件下では空気中の炭酸ガスとの反応によりめっき浴中に含まれる多量のシアン化物が分解されてしまう。それにより、めっき浴中への炭酸イオンが蓄積されることで、めっき浴の劣化に繋がり、その結果高シアンＡｇめっき浴でのスパージャー方式、及びめっき不要部におけるマスキングによる部分めっき対応は難しいものとなっている。

しかしながら、ＬＥＤ用リードフレームにおけるＡｇめっき層は、Ａｇ硫化によるＬＥＤ特性劣化を考慮すると、高シアンＡｇめっき浴によるＡｇめっき層が品質の優位性を保つ上で必須であり、さらにＳｅ系に代表される光沢剤を添加した高シアンＡｇめっき浴は、低シアンＡｇめっき浴におけるパルス電流のような特別な電解条件を設定する必要は無く、単純な直流電流により高光沢度を実現しやすい利点を有している。

国際公開２０１０−１１９５７５公報

このような状況に鑑み、本発明は、ＬＥＤ実装面における最表面めっき層が高シアンめっき浴を利用した高光沢めっきを形成することができ、ＰＣＢ面におけるＡｇめっき量を低減できるＬＥＤ用リードフレームの製造方法の提供を目的とする。

上記課題を達成する本発明に係る第１の発明であるリードフレームの製造方法は、金属板にＣｕストライクめっき層を形成する工程と、そのＣｕストライクめっき層上にＡｇストライクめっき層を形成する工程と、そのＡｇストライクめっき層上に高光沢部分Ａｇめっき層を形成する工程と、Ａｇストライクめっき層上及び高光沢部分Ａｇめっき層上への高光沢全面Ａｇめっき層を形成する工程を備えることを特徴とするリードフレームの製造方法である。

本発明の第２の発明は、第１の発明における高光沢部分Ａｇめっき層が、めっき不要部をマスキングしたＡｇストライクめっき層の前記マスキングされためっき不要部以外のＡｇストライクめっき層面に、低シアンＡｇめっき浴を用いて形成されることを特徴とするリードフレームの製造方法である。

本発明の第３の発明は、第１の発明における高光沢部分Ａｇめっき層が、めっき不要部をマスキングしたＡｇストライクめっき層の前記マスキングされためっき不要部及び金属板の側面に設けられたＡｇストライクめっき層以外のＡｇストライクめっき層面に、低シアンＡｇめっき浴を用いて形成されることを特徴とするリードフレームの製造方法である。

本発明の第４の発明は、第２の発明における高光沢全面Ａｇめっき層が、高シアンＡｇめっき浴を用いた全面めっき方式により高光沢部分Ａｇめっき層を備えた金属板を覆うように表裏面及び左右側面に形成されることを特徴とするリードフレームの製造方法である。

本発明の第５の発明は、第３の発明における高光沢全面Ａｇめっき層が、高シアンＡｇめっき浴を用いた全面めっき方式により高光沢部分Ａｇめっき層を備えた金属板の表裏二面に形成されることを特徴とするリードフレームの製造方法である。

本発明によれば、従来の製造方法において行われていた全面めっき法による高シアンＡｇめっきよりも、めっきの表裏差を実現することが出来るため、比較的安価にＬＥＤ用リードフレームを提供することができ、さらに下地めっきとして高光沢の部分Ａｇめっきを施すことによって、通常のめっき法よりも高い光沢度を有するＬＥＤ用リードフレームを提供することが出来る。
したがって、リードフレームの一面をＬＥＤ実装面として適用可能な必要Ａｇめっき厚を確保し、且つ最表面が高シアンＡｇめっき浴から形成した高光沢Ａｇめっき層で構成でき、さらにリードフレームのもう一方の面におけるＡｇめっき量を低減したＬＥＤパッケージを提供可能なＬＥＤ用リードフレームの製造方法を提供するもので、工業上顕著な効果を奏するものである。

表面実装型ＬＥＤパッケージの構造を示す概略断面図である。本発明の第一の実施形態に係るリードフレームの製造方法を工程順に示す概略断面図で、（ａ）は金属板８の断面図、（ｂ）は金属板８全面にＣｕストライクめっき層９を設けた状態の断面図、（ｃ）はＣｕストライクめっき層９上にＡｇストライクめっき層１０を設けた状態の断面図、（ｄ）金属板８の表面側のＡｇストライクめっき層１０の不要部を治具１３によりマスキングした状態で、金属板８の裏面側のＡｇストライクめっき層１０上に高光沢部分Ａｇめっき層を設けた状態の断面図、（ｅ）は（ｄ）の状態の金属板８の表裏面に高光沢全面Ａｇめっき層１４を設けた状態の断面図、（ｆ）は切断、打ち抜き、エッチングなどの加工処理１５を施してリードフレームとした状態の断面図である。図２に示した製造方法を示すフローチャートである。本発明の第二の実施形態に係るリードフレームの製造方法を工程順に示す概略断面図で、（ａ）は切断や打ち抜き（プレス）、エッチング等の加工処理を施した金属板８の断面図、（ｂ）は金属板８全面にＣｕストライクめっき層９を設けた状態の断面図、（ｃ）はＣｕストライクめっき層９上にＡｇストライクめっき層１０を設けた状態の断面図、（ｄ）金属板８の表面側のＡｇストライクめっき層１０の不要部を治具１３によりマスキングした状態で、金属板８の裏面側、側面側、及び加工面１６側のＡｇストライクめっき層１０上に高光沢部分Ａｇめっき層１１を設けた状態の断面図、（ｅ）は（ｄ）の状態の金属板８の全面（表裏面、側面、及び加工面）に高光沢全面Ａｇめっき層１４を設けた状態の断面図である。図４に示した製造方法を示すフローチャートである。

以下に、本発明のリードフレームの製造方法について図面を参照しながら説明する。
なお、各工程の説明および図面は単純化したものであり、使用する材料や薬液、めっき厚等については、あくまでも本発明の態様の一例に過ぎず、本発明は例示される態様に限定されるものではない。

以下に、図２及び図３を用いて、第一の実施形態に係るリードフレームの製造方法を説明する。
図２は、第一の実施形態に係るリードフレームの製造方法を工程順に示す概略断面図で、（ａ）は金属板８の断面図、（ｂ）は金属板８全面にＣｕストライクめっき層９を設けた状態の断面図、（ｃ）はＣｕストライクめっき層９上にＡｇストライクめっき層１０を設けた状態の断面図、（ｄ）金属板８の表面側のＡｇストライクめっき層１０の不要部を治具１３によりマスキングした状態で、金属板８の裏面側のＡｇストライクめっき層１０上に高光沢部分Ａｇめっき層を設けた状態の断面図、（ｅ）は（ｄ）の状態の金属板８の表裏面に高光沢全面Ａｇめっき層１４を設けた状態の断面図、（ｆ）は切断、打ち抜き、エッチングなどの加工処理１５を施してリードフレームとした状態の断面図である。
図３は、図２に示した製造方法を示すフローチャートである。
図２において、１５は金属板８の所定部分を切断、打ち抜き（プレス）、エッチングなどでの加工処理を表す。

図２（ａ）に示すようにＣｕ又はＣｕ合金からなる金属板８の両面の全領域に、アルカリ脱脂・酸洗浄などの前処理を施す（図３のステップＳ１１）。
その後、図２（ｂ）に示すように、ＣｕまたはＣｕ合金からなる金属板８に対して電解Ｃｕめっきによって、１層からなるＣｕストライクめっき層９（めっき厚み、約０．０１〜１．００μｍ）を両面の全領域に形成する（図３のステップＳ１２）。
なお、Ｃｕストライクめっき層９を形成する際に使用するＣｕストライクめっき浴としては、シアン化第一銅（ＣｕＣＮ）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）を主成分として構成されるものが好ましい。

次に、図２（ｃ）に示すように、Ｃｕストライクめっき層９の上に、電解Ａｇめっきによって１層からなるＡｇストライクめっき層１０（めっき厚み、約０．０５〜０．５μｍ）を両面の全領域に形成する（図３のステップＳ１３）。
なお、Ａｇストライクめっき層１０を形成する際に使用するＡｇストライクめっき浴としては、シアン化銀（ＡｇＣＮ）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）を主成分として構成されるものが好ましい。

次に、図２（ｄ）に示すように、Ａｇストライクめっき層１０上に、電解Ａｇめっきによって、１層からなる部分Ａｇめっき層１１（めっき厚み、約０．５〜２．０μｍ）を片面の所定領域に低シアンめっきＡｇ液１２を噴射したスパージャー方式により形成する（図３のステップＳ１４）。
この時、もう一方の面、即ち裏面については押さえゴムなどの治具１３によるマスキングを行うこととする。

この片面への部分めっきについては、本実施例においてはドラム治具を利用したストライプめっきによって片面への部分Ａｇめっきを形成したが、図２（ｄ）に示すような構造であればスポットＡｇめっきによる片面への部分Ａｇめっきを使用しても構わない。
なお、部分Ａｇめっき層１１を形成する際に使用する部分Ａｇめっき浴としては、シアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）_２）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）を主成分として構成されるものが好ましい。また、めっき浴中のフリーシアン化物イオン濃度は比較的低濃度（０．５〜５．０ｇ／ｌ）であり、Ｓｅ含有の光沢剤を使用して高光沢めっきを形成することが望ましい。

次に、図２（ｅ）に示すように、部分Ａｇめっき層１１、及びＡｇストライクめっき層１０の上に、電解Ａｇめっきによって１層からなる全面Ａｇめっき層１４（めっき厚み、約０．５〜２．０μｍ）を両面の全領域に形成する（図３のステップＳ１５）。
なお、全面Ａｇめっき層１４を形成する際に使用する全面Ａｇめっき浴としては、シアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）_２）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）を主成分として構成されるものが好ましい。また、めっき浴中のフリーシアン化物イオン濃度は比較的高濃度（２０．０〜６０．０ｇ／ｌ）であり、Ｓｅ含有の光沢剤を使用して高光沢めっきを形成することが望ましい。

次に、図２（ｆ）に示すように、金属板８に対して切断や打ち抜き（プレス）、エッチング等の加工処理１５を行い、リードフレームを形成する（図３のステップＳ１６）。

次に、図４、図５を用いて、第二の実施形態に係るリードフレームの製造方法を説明する。
なお、本実施例の製造方法における材料やめっき、各工程を施す方法等のうち、第一の実施形態の製造方法におけるものと同様のものについては、同一の符号を付すとともに、詳細な説明は省略する。

図４は、第二の実施形態に係るリードフレームの製造方法を工程順に示す概略断面図で、（ａ）は切断や打ち抜き（プレス）、エッチング等の加工処理を施した金属板８の断面図、（ｂ）は金属板８全面にＣｕストライクめっき層９を設けた状態の断面図、（ｃ）はＣｕストライクめっき層９上にＡｇストライクめっき層１０を設けた状態の断面図、（ｄ）金属板８の表面側のＡｇストライクめっき層１０の不要部を治具１３によりマスキングした状態で、金属板８の裏面側、側面側、及び加工面１６側のＡｇストライクめっき層１０上に高光沢部分Ａｇめっき層１１を設けた状態の断面図、（ｅ）は（ｄ）の状態の金属板８の全面（表裏面、側面、及び加工面）に高光沢全面Ａｇめっき層１４を設けた状態の断面図である。
図５は、図４に示した製造方法を示すフローチャートである。
図４において、１６は金属板８の加工面である。

図４（ａ）に示すように、金属板８に切断や打ち抜き（プレス）、エッチング等の加工処理を行って、所定形状への成形を行い、加工面１６を形成した。
Ｃｕ又はＣｕ合金からなる金属板８の両面の全領域に、アルカリ脱脂・酸洗浄などの前処理を施す（図５のステップＳ２１及びＳ２２）。

その後、図４（ｂ）に示すように切断や打ち抜き(プレス)、エッチング等の加工処理１５を行ったＣｕ又はＣｕ合金からなる金属板８に対して電解Ｃｕめっきによって、１層からなるＣｕストライクめっき層９（めっき厚み、約０．０１〜１．００μｍ）を両面の全領域に形成する（図５のステップＳ２３）。
なお、Ｃｕストライクめっき層９を形成する際に使用するＣｕストライクめっき浴としては、シアン化第一銅（ＣｕＣＮ）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）を主成分として構成されるものが好ましい。

次に、図４（ｃ）に示すように、Ｃｕストライクめっき層９の上に、電解Ａｇめっきによって１層からなるＡｇストライクめっき層１０（めっき厚み、約０．０５〜０．５μｍ）を両面の全領域に形成する（図５のステップＳ２４）。
なお、Ａｇストライクめっき層１０を形成する際に使用するＡｇストライクめっき浴としては、シアン化銀（ＡｇＣＮ）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）を主成分として構成されるものが好ましい。

次に、図４（ｄ）に示すように、Ａｇストライクめっき層１０上に、電解Ａｇめっきによって、１層からなる部分Ａｇめっき層１１（めっき厚み、約０．５〜２．０μｍ）を所定領域に低シアンめっきＡｇ液１２を噴射したスパージャー方式により形成する（図５のステップＳ２５）。
この時、めっき不要部は押さえゴムなどの治具１３によるマスキングを行った。

この図４（ｄ）に示すような部分めっきについては、本第二の実施形態においてはドラム治具を利用したストライプめっきによって部分Ａｇめっきを形成したが、図４（ｄ）に示すような構造であればスポットＡｇめっき工程を使用しても構わない。
なお、部分Ａｇめっき層１１を形成する際に使用する部分Ａｇめっき浴としては、シアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）_２）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）を主成分として構成されるものが好ましい。
また、めっき浴中のフリーシアン化物イオン濃度は比較的低濃度（０．５〜５．０ｇ／ｌ）であり、Ｓｅ含有の光沢剤を使用して高光沢めっきを形成することが望ましい。

次に、図４（ｅ）に示すように、部分Ａｇめっき層１１およびＡｇストライクめっき層１０の上に、電解Ａｇめっきによって１層からなる全面Ａｇめっき層１４（めっき厚み、約０．５〜２．０μｍ）を両面の全領域に形成する（図５のステップＳ２６）。
なお、全面Ａｇめっき層１４を形成する際に使用する全面Ａｇめっき浴としては、シアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）_２）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）を主成分として構成されるものが好ましい。また、めっき浴中のフリーシアン化物イオン濃度は比較的高濃度（２０．０〜６０．０ｇ／ｌ）であり、Ｓｅ含有の光沢剤を使用して高光沢めっきを形成することが望ましい。

ここで、第一の実施形態及び第二の実施形態におけるリードフレーム製造工程により形成した各Ａｇめっき厚について、リードフレームのＰＣＢ面／ＬＥＤ実装面におけるめっき表裏差の結果を表１に示す。
第一の実施形態及び第二の実施形態における、部分Ａｇめっき及び全面Ａｇめっきの狙いめっき厚は各１．５μｍである。

表１より、ＰＣＢ面／ＬＥＤ実装面におけるめっき厚比は、第一の実施形態及び第二の実施形態において、５５〜６０％となるため、４０％〜４５％のＰＣＢ面におけるＡｇめっき量の減少が確認できた。

さらに、ＬＥＤ実装面におけるＡｇめっき光沢度については、部分Ａｇめっき及び全面Ａｇめっきの光沢度が、それぞれＧＡＭ値約１．２狙いのめっき条件において、ＧＡＭ値およそ１．４〜１．７の光沢度を有した。
これは、高光沢を有する部分めっきの形成により下地表面が平滑になり、この平滑な下地部分Ａｇめっきが最表面に形成された全面Ａｇめっきに反映され、全面Ａｇめっき単体のものより光沢度が増加したものと考えられる。

なお、上記各実施形態では、金属板８を形成する素材として、ＣｕまたはＣｕ合金系素材を用いているが、機械的強度、電気導電性、熱伝導性、耐食性等に優れた他の金属系素材、例えば、Ｆｅ又はＦｅ合金製素材により形成されたものを用いても構わない。
また、全面Ａｇめっき処理および部分Ａｇめっき処理及びＡｇストライクめっき層１０の下地処理のためのストライクめっき層として、Ｃｕストライクめっき層９を形成しているが、他の金属系素材を用いてそのストライクめっき層を形成しても構わない。

本発明は、リードフレーム及びそのリードフレームを用いた半導体パッケージのコスト削減や品質の向上に極めて有用である。

１ＬＥＤ素子
２リードフレーム
３ワイヤー
４反射板（リフレクター）
５封止樹脂
６ＬＥＤ実装面
７ＰＣＢ面
８金属板
９Ｃｕストライクめっき層
１０Ａｇストライクめっき層
１１部分Ａｇめっき層
１２低シアンめっき液
１３治具
１４全面Ａｇめっき層
１５加工処理
１６加工面
２０表面実装型ＬＥＤパッケージ

Claims

金属板にＣｕストライクめっき層を形成する工程と、
前記Ｃｕストライクめっき層上にＡｇストライクめっき層を形成する工程と、
前記Ａｇストライクめっき層上に高光沢部分Ａｇめっき層を形成する工程と、
前記Ａｇストライクめっき層上及び前記高光沢部分Ａｇめっき層上への高光沢全面Ａｇめっき層を形成する工程
を備えることを特徴とするリードフレームの製造方法。
前記高光沢部分Ａｇめっき層が、めっき不要部をマスキングしたＡｇストライクめっき層の前記マスキングされためっき不要部以外のＡｇストライクめっき層面に、低シアンＡｇめっき浴を用いて形成されることを特徴とする請求項１記載のリードフレームの製造方法。
前記高光沢部分Ａｇめっき層が、めっき不要部をマスキングしたＡｇストライクめっき層の前記マスキングされためっき不要部及び前記金属板の側面に設けられたＡｇストライクめっき層以外のＡｇストライクめっき層面に、低シアンＡｇめっき浴を用いて形成されることを特徴とする請求項１記載のリードフレームの製造方法。
前記高光沢全面Ａｇめっき層が、高シアンＡｇめっき浴を用いた全面めっき方式により前記高光沢部分Ａｇめっき層を備えた金属板を覆うように表裏面及び左右側面に形成されることを特徴とする請求項２に記載のリードフレームの製造方法。
前記高光沢全面Ａｇめっき層が、高シアンＡｇめっき浴を用いた全面めっき方式により前記高光沢部分Ａｇめっき層を備えた金属板の表裏二面に形成されることを特徴とする請求項３に記載のリードフレームの製造方法。