JP3672374B2 - リードフレーム製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリードフレーム製造方法に係る。より詳細には、熱処理により改善されたメッキ組織を有するリードフレームの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、リードフレーム製造工程では、まず、薄板状のリードフレーム材料をスタンピング工程（プレス工程）またはエッチング工程によりリードフレーム形状に加工する。リードフレーム材料としては、主に銅合金またはニッケル合金などが用いられる。
【０００３】
リードフレーム形状に加工された材料（これをリードフレームと呼ぶこともある）に、ニッケルのような金属でオーバーフローメッキを施し、更にその上にパラジウム（Ｐｄ）やパラジウム−ニッケル（Ｐｄ−Ｎｉ）合金などを用いてオーバーフローメッキを行うことによって完成されたリードフレームが得られる。
【０００４】
このようなリードフレームのメッキ方法は、電解方式と無電解方式とに分けられるが、主に電解方式を用いた電解メッキ法が用いられる。
【０００５】
電解メッキ法では、溶液中に被メッキ物体（この場合はリードフレーム）を浸漬し、それが陰極となるように電圧を印加することによって、溶液中に溶けている金属が被メッキ物体の表面に析出するようにする。金属陽イオンが被メッキ物体の表面で電子を受けとり析出するとき、核を中心として析出する。このような核は、製品の形状、電流密度分布及び溶液中に溶けている金属陽イオンの濃度分布に応じて不均一に生じ得る。核を中心とした金属の成長速度は、核のまわりの隣接した地点に核が生成される速度より速い。このような現象は、メッキ層に対するＸ線回折分析結果によりメッキ層が一定した結晶配向性を示すことからわかる。
【０００６】
このようなメッキ構造では、メッキ層の核と核の間に気体或いは気泡が混入し得る。気泡があると、腐食を促進する例えは塩素イオン（Ｃｌ- )のようなイオンが気泡を通して容易に浸入する。実際、４２％のＮｉと少量の他の元素を含むＮｉ−Ｆｅ合金である合金４２からなるリードフレームに上記のようなメッキを施した後塩水噴霧試験を行うと、２〜３時間の内にメッキされた面の全体に気泡形成部を中心として点腐食が発生する。
【０００７】
点腐食が過度に発生すると、リードフレームが著しく腐食し、電気伝導度が低下して、リードフレームの特性は大幅に劣化する。また、メッキ物質であるパラジウムは高い反応性を有しているため、メッキ液から流入する水素イオンにより脆性が誘発されてメッキ面が脆くなることもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記したような問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の主な目的は、有害ガス成分が除去され、気泡の数ができるだけ少なくなるようなリードフレーム製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明によると、リードフレームにオーバーフローメッキを施してメッキ層を形成する過程と、前記メッキ層に再結晶を生じさせるべく所定温度で前記メッキされたリードフレームを加熱する過程とを含むことを特徴とするリードフレーム製造方法が提供される。
【００１０】
前記加熱過程は、加熱温度４５０〜８００℃、加熱時間３０〜１６０秒で行われることが好ましい。また、前記加熱過程は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウムの中の少なくとも何れか一つを含むガス雰囲気で行われることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
まず、従来と同様に薄板素材（例えば合金４２）をプレスまたはエッチングすることによってリードフレームを用意し、外部電源に接続してパラジウムまたはパラジウム合金によるオーバーフローメッキを行う。このようにメッキされたリードフレームに対し本発明の特徴である熱処理工程を施す。
【００１３】
通常、金属を所定温度以上に加熱すると、金属内に形成された気泡が排気され、結晶の回復現象が起こる。このような現象を再結晶という。従って、再結晶が起こるように熱処理を施すことによって、オーバーフローメッキされたリードフレームのメッキ層に形成された気泡の数を減らすことができる。通常、金属の再結晶が起こる温度（再結晶温度）は、その金属の融点の概ね０．３倍乃至０．６倍である。ニッケルの場合は、融点は１４５５℃であり、再結晶温度は２４５〜７６４℃である。
【００１４】
熱処理工程は、メッキされたリードフレームを炉に供給する過程と、再結晶が起こる温度でリードフレームを所定時間加熱する過程と、加熱の終了したリードフレームを冷却する過程と、冷却の終わったリードフレームを炉から取り出す過程とを含む。
【００１５】
通常、製品化されたリードフレームはリールに巻かれ連続処理可能であるため、上記のリードフレームを炉に供給する過程では、リードフレームを一定の速度で炉に送り込むようにすることができる。更に、リードフレームの供給速度を調節することによって熱処理時間を制御することもできる。
【００１６】
熱処理時、高温の雰囲気中でリードフレームのメッキ層が酸素と結合して酸化するのを防止するため、熱処理炉の内部には、窒素、水素、アルゴン及びヘリウムの中の少なくとも何れか一つを含むガスが注入されていることが好ましい。前記冷却過程では、再結晶が起きたリードフレームの強度を考慮して冷媒及び冷却速度が適切に調節される。
【００１７】
【実施例】
再結晶が起きるように熱処理されたリードフレームと、熱処理されないリードフレームの気泡の数を比較するため、試料１及び試料２（後に詳述）を製造し、再結晶が起きるように熱処理を施した後、塩水沈漬試験を行った。塩水沈漬試験では、試料１及び試料２を２０℃、５ｗｔ％の塩水に９６時間（４日間）沈漬した後、１５×２５mm2のメッキ部位に発生した点腐食の数を数え、それを熱処理を行わない試料と比較した。点腐食の数は気泡の数に比例する。
【００１８】
試料１及び試料２は、０．２０３mmの厚さの合金４２よりなるリードフレームの表面に通常の脱脂及び活性化処理を行った後、それぞれ以下のようにオーバーフローメッキを行うことによって製造した。
【００１９】
試料１は、リードフレームに常用ニッケルメッキ液であるＳＯＦＮＡＬ（登録商標）を用いて約１．５μｍの厚さにニッケルメッキを施した後、その上に常用パラジウム溶液であるＡＬＰＡＤＩＮ−１００（登録商標）を用いて約０．２μｍの厚さにパラジウムメッキを行うことによって製造した。製造した試料１は３つの加熱温度条件即ち、４５０℃（試料１Ｂ）、６００℃（試料１Ｃ）及び８００℃（試料１Ｄ）で９０秒間熱処理した。
【００２０】
試料２は、リードフレームに常用ニッケルメッキ液であるＳＯＦＮＡＬ（登録商標）を用いて約１．５μｍの厚さにニッケルメッキを施した後、その上に常用パラジウム合金溶液であるＰＡＬＬＡＧＯＬＤ（登録商標）を用いて約０．２μｍの厚さにＰｄ−Ａｕ合金メッキを行うことによって製造した。試料２も試料１と同様に３つの加熱温度条件、即ち、４５０℃（試料２Ｂ）、６００℃（試料２Ｃ）及び８００℃（試料２Ｄ）で９０秒間熱処理した。
【００２１】
測定データを試料１について表１に、試料２について表２に示す。これらの表に於いて、試料番号１Ａ及び２Ａは、それぞれ熱処理された試料１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ及び２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと比較するための対照例である。
【００２２】
【表１】
Figure 0003672374
【００２３】
【表２】
Figure 0003672374
【００２４】
実験結果を見ると、本発明による熱処理工程を施した試料１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ及び２Ｂ、２Ｃ、２Ｄでは、発生した点腐食の数が熱処理しない試料に比べて著しく減っていることがわかる。前記表によると、熱処理条件として、加熱温度４５０〜８００℃、加熱時間９０秒が望ましいことがわかるが、加熱時間は３０〜１６０秒でもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によると、オーバーフローメッキされたリードフレームに熱処理を施し再結晶が起きるようにすることによって、メッキ層に形成された気泡を除去し点腐食を大幅に減らすことができる。また、メッキ時にメッキ液から流入した水素などの耐腐食性を低下させるガス成分も取り除くことができる。それによって、耐腐食性が向上し、リードフレームの電気伝導度も向上する。
【００２６】
更に、熱処理によりリードフレームの延性が向上し、リードフレームの局部のクラックの発生が抑制される。
【００２７】
上記の説明は例示に過ぎず、当業者であれば、多様な変形及び実質的に等価な他実施例が可能であろう。従って、本発明の真の保護対象範囲は特許請求の範囲に記載された技術的思想によるべきである。

Claims (4)

  1. 合金材料の金属板をリードフレーム形状に成形する過程と、
    前記金属板にニッケルでメッキを施す過程と、
    ニッケルでメッキを施した前記金属板の上にパラジウムまたはパラジウム合金でメッキを施す過程と、
    パラジウムまたはパラジウム合金でメッキを施した前記金属板を、６００〜８００℃の温度で３０〜１６０秒間加熱する過程とを含むことを特徴とするリードフレーム製造方法。
  2. 前記加熱する過程が窒素、水素、アルゴン、ヘリウムのうち少なくとも一つを含むガス雰囲気で行われることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム製造方法。
  3. 前記ニッケルでメッキを施す過程において、ニッケルを１．５μｍの厚さまでメッキすることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム製造方法。
  4. 前記パラジウムまたはパラジウム合金でメッキを施す過程において、パラジウムまたはパラジウム合金を０．２μｍの厚さまでメッキすることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム製造方法。
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